二氧化碳临界状态及 p-v-t 关系测定.pdf

二氧化碳临界状态及 p-v-t 关系测定 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，学会用实验测定实际气体状态变化规律的方法和技巧。 4 、学会活塞式压力计、恒温器等热工仪器的正确使用方法。 二、实验内容 1、测定CO2 的P—v—t关系。在P—v坐标系中绘出低于临界温度 （t=20℃）、临界温度 （t=3 1.1℃） 和高于临界温度（t=50℃）的三条等温曲线，并与标准实验曲线及理论计算值相比较，并分析其差 异原因。 2 、测定CO2在低于临界温度时（t=25 ℃，27℃）饱和温度和饱和压力之间的对应关系，并与图 中的t —p 曲线比较。 s s 3、观测临界状态 （1）临界状态附近汽液两相模糊的现象 （2 ）汽液整体相变现象 （3 ）测定CO 的t 、P 、v 等临界参数，并将实验所得的v 值与理想气体状态方程和范德瓦尔方程 2 c c c c 的理论值相比较，简述其差异原因。 三、实验原理 对简单可压缩热力系统，当工质处于平衡状态时，其状态参数 p 、v 、t 之间有： F （p ，v ，T ）=0 或 T=f （p ，v ） 本实验就是根据上式采用定温方法来测定CO 的p-v之间的关系，从而找出CO 的p-v-t关系。即 2 2 维持温度不变，测定比容与压力之间的对应数值，就可得到等温线的数据。 低于临界温度时，实际气体的等温线有气液相变的直线段。而理想气体的等温线是正双曲线， 任何时候也不会出现直线段。只有在临界温度以上，实际气体的等温线才逐渐接近于理想气体的等 温线。所以，理想气体的理论不能说明实际气体的气液相变现象和临界状态。 CO2 的临界压力为 73.87bar，温度为 31.1℃。低于临界温度时的等温线出现气液相变的直线段， 如图所示。30.9℃是恰好能压缩得到液体CO2 的最高温度。在临界点附近出现气液分界模糊的现象。 临界温度以上的等温线具有斜率转折点，直到48.1 ℃才成为均匀的曲线。 四、实验设备 图2.1 CO 临界状态及p-v-t关系测定实验台 2 整个实验装置由压力台、恒温器和试验台本体及其防护罩等三大部分组成。 试验台本体如图所示。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。 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气体的承 压玻璃管，CO 被压缩，其压力和容积通过压力台上 2 的活塞杆的进退来调节。温度由恒温器供给的水套里 的水温来调节。 实验工质CO2 的压力，由装在压力台上的压力表 读出 （如要提高精度，可由加在活塞转盘上的平衡砝 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CO2 柱的高度来测量，而后再根据承压玻璃管内径均匀、 截面不变等条件换算得出。 五、实验步骤 1、按图装好实验设备，并开启试验本体上的日 光灯 2、恒温器准备及温度调定 图2.2 CO2 临界状态及p-v-t （1）将蒸馏水注入恒温 器内，注 至离盖 关系测定实验台本体 30∼50mm。检查并接通电路，开动泵，使水循环对流。 （2）旋转电接点温度计顶端的帽形