工程热力学实验报告.ppt

实验一　二氧化碳临界现象观测及p-υ-t　　　　关系实验 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关系的测定方法学会用实际气体状态变化规律方法和技巧。 4．学会活塞式压力计、恒温器等部分热工仪器的正确方法。 二．实验原理 　　　纯物质的临界点表示汽液二相平衡共存的最高温度（TC）和最高压力点（PC）。纯物所处的温度高于TC，则不存在液相；压力高于PC，则不存在汽相；同时高于TC 和PC，则为超临界区。本实验测量TTC，T = TC 和TTC 三种温度条件下等温线。其中T＞TC 等温线，为一光滑曲线；T = TC 等温线，在临界压力附近有一水平拐点，并出现汽液不分现象；TTC等温线，分为三段，中间一水平段为汽液共存区。 　　　对纯流体处于平衡态时，其状态参数P、V 和T 存在以下关系： 　　　F(P,V,T)= 0 或 V =f(P,T) 　　　 　　　由相律，纯流体，在单相区，自由度为2，当温度一定时，体积随压力而变化；在二相区，自由度为1，温度一定时，压力一定，仅体积发生变化。本实验就是利用定温的方法测定CO2的P和V之间的关系，获得CO2的P-V-T 数据 三．实验装置 　　　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。 （5）如活塞杆已摇进到头，压力表上还无压力读数显示，毛细管下部未出现水银，则重复（1）--（4）步骤。 （6）再次检查油杯的进油阀是否关闭，压力表及其进入本体油路的二个阀门是否开启。温度是否达到所要求的实验温度。如条件均已调定，则可进行实验测定。 4．测定承压玻璃管(毛细管)内CO2 的质面比常数K值 　　　由于承压玻璃管(毛细管)内的CO2质量不便测量，承压玻璃管(毛细管)内径（截面积）不易测准。本实验用间接方法确定CO2 的比容。假定承压玻璃管(毛细管)内径均匀一致，CO2比容和高度成正比。具体方法如下： （1）由文献，纯CO2 液体在25℃，7.8MPa 时，比容V = 0.00124 m3/kg； （2）实验测定本装置在25℃，7.8MPa（注意：绝对压力=表压+大气压，表压大约为7.7 MPa）时，CO2柱高度为Δh = h?h0 。 　　式中，ho—承压玻璃管(毛细管)内径顶端的刻度（酌情扣除尖部长度），h’—25℃，7.8MPa下水银柱上端液面刻度。（注意玻璃水套上刻度的标记方法） （3）由25℃，7.8MPa下CO2比容： 　　又如Δh 为测量温度压力下CO2 柱高度，则此温度压力下CO2 比容， 5．测定低于临界温度下的等温线（T= 25℃） （1）将恒温水套温度调至T= 25℃，并保持恒定。 （2）逐渐增加压力，压力为4.0MPa 左右（毛细管下部出现水银面）开始读取相应水银柱上端液面刻度，记录第一个数据点。读取数据前，一定要有足够的平衡时间，保证温度、压力和水银柱高度恒定。 （3）提高压力约0.3MPa，达到平衡时，读取相应水银柱上端液面刻度，记录第二个数据点。注意加压时，应足够缓慢的摇进活塞杆，以保证定温条件，水银柱高度应稳定在一定数值，不发生波动时，再读数。 （4）按压力间隔0.3MPa 左右，逐次提高压力，测量第三、第四……数据点，当出现第一小滴CO2 液体时，则适当降低压力，平衡一段时间，使CO2 温度和压力恒定，以准确读出恰出现第一小液滴CO2 时的压力。 （5）注意此阶段，压力改变后CO2 状态的变化，特别是测准出现第一小滴CO2 液体时的压力和相应水银柱高度及最后一个CO2 小汽泡刚消失时的压力和相应水银柱高度。此二点压力改变应很小，要交替进行升压和降压操作，压力应按出现第一小滴CO2 液体和最后一个CO2 小汽泡刚消失的具体条件进行调整。 （6）当CO2 全部液化后，继续按压力间隔0.3MPa 左右升压，直到压力达到8.0MPa 为止（承压玻璃管最大压力应小于8.0MPa）。 6．测定临界等温线和临界参数，观察临界现象 （1）将恒温水套温度调至T= 31.1℃，按上述5 的方法和步骤测出临界等温线，注意在曲线的拐点（P=7.376MPa）附近，应缓慢调整压力（调压间隔可为0.05MPa），以较准确的确定临界压力和临界比容，较准确的描绘出临界等温线上的拐点。 （2）观察临界现象 a. 临界乳光现象 保持临界温度不变,摇进活塞杆使压力升至Pc 附近处,然后突然摇退活塞杆(注意勿使试验台本体晃动)降压,在此瞬间玻璃管内将出现圆锥型的乳白色的闪光现象,这就是临界乳光现象。这是由于CO2 分子受重力场作用沿高度分布不均和光的散射所造成的。可以反复几次观察这个现象。 b. 整体相变现象 　　临界点附近