二氧化碳临界点态观测及p-υ-t关系测试指导书.doc

二氧化碳临界点态观测及p-υ-t关系测试 实验指导书 一、实验目的 1.了解CO2临界状态的观测方法，增加对临界状态概念的感性认识。 2.加深对课堂所讲的工质的热力状态、凝结、汽化、饱和状态等基本概念的理解。 3.掌握CO2的p-v-t关系的测定方法。 4.学会活塞式压力计、恒温器等部分热工仪器的正确使用方法。 二、实验设备及原理 1.整个实验装备由压力台，恒温器和试验本体及其防护罩三大部分组成，如图2.1所示。 图2.1 实验装置 2.试验台本体如图2.2所示。 其中： 1——高压容器； 2——玻璃杯； 3——压力油； 4——水银； 5——密封填料； 6——填料压盖； 7——恒温水套； 8——承压玻璃管； 9——CO2空间； 10——温度计。 图2.2 试验台本体结构 3.对简单可压热力系统，当工质处于平衡状态时，其状态参数p、υ、t之间有： F（p，υ，t）=0 或 t = f（p，υ） (1) 本试验就是根据(1)，采用定温方法来测定CO2 p-υ之间的关系。从而找出CO2的p-υ-t关系。 4.实验中由压力台送来的压力油进入高压容器和玻璃杯上半部，迫使水银进入预先装了CO2的承压玻璃管。CO2被压缩，其压力和容积通过压力台上的活塞螺杆的进，退调节，温度由恒温器供给的水套里的水温来调节。 5.实验工质二氧化碳的压力由装压力台的压力表读出（如要提高精度可由加在活塞转盘上的砝码读出，并考虑水银柱高度的修正）。温度由插在恒温水套中的温度计读出。比容首先由承压玻璃管内的二氧化碳柱的高度来度量，而后再根据承压玻璃管内径均匀、截面积不变等条件换算得出。 三、实验步骤 1.按图2.1装好设备，检查系统。 2.使用恒温器调定温度 （1）将蒸馏水注入恒温器内，注至30-50mm为止。检查并接通电路，开启电动泵，使 水循环对流。 （2）旋转电接点温度计顶端的帽形磁铁调动凸轮示标使凸上端面与所要调定的温度一 致，要将帽形磁铁用横向螺钉锁紧，以防转动。 （3）视水温情况，开、关加热器，当水温未达到调定的温度时，恒温器指示灯是亮的， 当指示灯时亮时灭闪动时，说明温度已达到所需恒温。 （4）观察玻璃水套上两支温度计，若其读数相同且与恒温器上的温度计及电接点温度 计标定的温度一致时（或基本一致）则可（近似）认为承压玻璃管内的CO2的温度处于所标定的温度。 （5）当需要改变试验温度时重复（2）～（4）即可。 3.加压前的准备 因为压力台的油缸容量比主容器容量小，需要多次从油缸里抽油，再向主容器内充油，才能在压力表显示压力读数。压力台抽油、充油的操作过程非常重要，若操作失误，不但加不上压力还会损坏试验设备，所以务必认真掌握，其步骤如下： （1）关闭压力表及其入本体油路的两个阀门，开启压力台上油杯的进油阀。 （2）摇退压力台上的活塞螺杆，直至全部退出，这时压力台油缸中抽满了油。 （3）先关闭油杯阀门，然后开启压力表和进入本体油路的两个阀门。 （4）摇进活塞螺杆，经本体充油，如此交复，直至压力表上有压力读数为止。 （5）再次检查油杯阀门是否关好，压力表及本体油路阀门是否开启，若均已稳定即 进行实验。 4.做好实验的原始记录及注意事项 （1）设备数据记录：仪器、仪表的名称、型号、规格、量程、精度。 （2）常规数据记录：室温、大气压、实验环境情况等。 （3）定承压玻璃管内CO2的质面比常数k值。 由于冲进承压玻璃管内的CO2质量不便测量，而玻璃管内径或截面积（A）又不易测准，因而实验中采用间接办法来确定CO2的比容。认为CO2的比容υ与其高度是一种线性关系，具体如下： a) 已知CO2的基本参数 温 度 饱和压力，MPa 9.8MPa的比容，m3/kg 备 注 20℃ 0.00117 25℃ 27℃ 31.1 7.39 临界点 b）如前操作实地测出本试验台CO2在20℃，9.8MPa时的CO2液柱高度 Δh*（m）（注意玻璃水套上刻度的标记方法） c）由a）可知 υ（20，9.8Mpa）=Δh*A/m=0.00117 m3/kg m/A=Δh*/0.00117=k（kg/m2） 那么任意温度、压力下CO2的比容为 υ=Δh/（m/A）=Δh/k（m3/kg） 式中，Δh = h - h0 h——任意温度、压力下水银液柱高度 h0——承压玻璃内径顶端刻度 （4）试验中应注意以下几点： a) 作各条定温线时，实验压力p≤9.8MPa ，实验温度t≤50℃ b）一般取h时压力间隔可取0.196~0.490