工程热力学课程实验指导书.docx

《工程热力学》课堂实验/实践指导书

课程中文名称：工程热力学

课程英文名称：EngineeringThermodynamics

课程编号：020060050

适用专业：新能源科学与工程

学时数：48

学分数：3

课程类别：专业课程

应开课学期：第三学期

实验/实践一：空气PVT关系

实验/实践类型：操作实验/实践学时：4实验/实践要求：5人/组

一、实验/实践目的

1.测定二氧化碳的P-V-T关系，观察临界现象：

①临界状态附近气液两相模糊的现象。

②气液整体相变现象。

③测定CO2的pc、vc、tc等临界参数，并将实验所得的vc值与理想气体状态方程和范德瓦尔方程的理论值相比教，简述其差异原因。

二、实验/实践内容

1.测定CO2的P-V-T关系，在P-V坐标中绘出t为20℃，27℃，31.1℃，50℃四种等温曲线，与标准试验曲线及克拉贝隆方程和范德瓦尔方程的理论计算值相比较并分析差异原因。

2.测定在不同压力下饱和蒸汽和饱和液体的比容（或密度）及饱和温度和饱和压力的对应关系。观察凝结和汽化过程及临界状态附近汽液两相模糊的现象。

3.测定二氧化碳饱和温度和饱和压力的对应关系。

三、仪器设备

空气PVT关系仪

四、实验/实践原理、方法、手段和步骤

（一）实验原理、方法和手段

（1）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：

本试验就是根据式（1），采用定温方法来测定CO2的p-v之间关系，从而找到CO2的p-v-t关系。

（2）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。CO2被压缩，其压力和容积通过压力台上的活塞杆的进、退来调节，温度由恒温器供给的水套里的水温来调节。

（3）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，比体积首先由承压玻璃管内二氧化碳柱的高度来度量，而后再根据承压玻璃管内经不均匀、截面积不变等条件换算得出。

（二）实验步骤

1、按图1装好实验设备，并开启试验本体上的日光灯（易于观察）：

2、使用恒温器调定温度

3、加压前的准备

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）测定承压玻璃管内C的质面比常数k值。

由于充进承压玻璃管内的CO2的质量不变测量，而玻璃管内径或截面积（A）又不易测准，因而试验中多采用间接方法来确定CO2的比体积，认为CO2的比体积v与其高度是一种线性关系。具体如下：

（4）、实验中应注意以下几点：

（a）、做各条定温线时，试验压力≤9.8MPa、试验温度≤50（℃）；

（b）、一般取h时压力间隔可取0.196~0.490MPa，但在接近饱和状态时和临界状态时，压力间隔应取为0.49MPa。

（c）、实验中取h时，水银柱液面高度的读数要注意，应使视线与水银柱半圆形液面的中间一齐。

5、测定低于临界温度t=20℃时的定温线

6、测定临界等温线和临界参数，临界现象观察。

7、测定高于临界温度t=50℃时的等温线，要将数据填入表中。

五、实验/实践结果处理

1、将表1的数据仿图三绘出p-v图，画出三条等温线;

2、将实验测得的等温线与图三所示的标准等温线比较、并分析之间的差异和原因；

3、将实验测得的饱和温度与饱和压力的对应值与图四绘制出的曲线比较；

4、将实验测定的临界比容与理论计算值一并填入表并分析之间的差异和原因。

六、实验/实践注意事项

1．实验采用教师课堂演示、学生上机操作的实验方式；

2．上机实验前，学生应认真预习有关的实验内容；

3．学生完成实验后须撰写实验报告；

七、预习与思考题

1．分析比较等温曲线的实验值与标准值之间的差异及其原因？

2．分析比较临近比容的实验值与标准值及理论计算值之间的差异及原因？

实验/实践二：空气定压比热测定

实验/实践类型：操作实验/实践学时：2实验/实践要求：5人/组

一、实验/实践目的

1.了解气体比热测定装置的基本原理和构思。

2.熟悉本实验中的测温、测压差、测热量的方法。

二、实验/实践内容

1.掌握由基本数据计算出比热值和求得比热公式的方法。

2.分析本实验产生误差的原因及减小误差的可能途径。

3.测定300℃以下气体的定压比热。

三、仪器设备

DYR131空气定压比热测定仪

四、实验/实践原理、方法、手段和步骤

1、接通电源及测量仪表，选择所需的出口温度计插入混流网的凹槽中；

2、摘下流量计上的温度计，开动风机，调节节流阀，使流量保持在额定值附近。测出流量计的干球温度和湿球