工程熱力學實驗1實驗一二氧化碳臨界現象觀測及p-υ-t

關系實驗

一．實驗目的1．了解CO2臨界狀態的觀測方法，增加對臨界狀態概念的感性認識。2．加深對課堂所講的工質的熱力狀態、凝結、汽化、飽和狀態等基本概念的理解。3．掌握CO2的p-v-t關系的測定方法學會用實際氣體狀態變化規律方法和技巧。4．學會活塞式壓力計、恒溫器等部分熱工儀器的正確方法。2二．實驗原理純物質的臨界點表示汽液二相平衡共存的最高溫度（TC）和最高壓力點（PC）。純物所處的溫度高于TC，則不存在液相；壓力高于PC，則不存在汽相；同時高于TC

和PC，則為超臨界區。本實驗測量T<TC，T=TC和T>TC

三種溫度條件下等溫線。其中T＞TC

等溫線，為一光滑曲線；T=TC

等溫線，在臨界壓力附近有一水平拐點，并出現汽液不分現象；T<TC等溫線，分為三段，中間一水平段為汽液共存區。對純流體處于平衡態時，其狀態參數P、V和T存在以下關系：

F(P,V,T)=0或V=f(P,T)

3由相律，純流體，在單相區，自由度為2，當溫度一定時，體積隨壓力而變化；在二相區，自由度為1，溫度一定時，壓力一定，僅體積發生變化。本實驗就是利用定溫的方法測定CO2的P和V之間的關系，獲得CO2的P-V-T數據4三．實驗裝置

整個實驗裝備由壓力臺，恒溫器和試驗本體及其防護罩三大部分組。51．按圖裝好試驗設備。2．接通恒溫浴電源，調節恒溫水到所要求的實驗溫度（以恒溫水套內精密溫度計為準）。3．加壓前的準備——抽油充油操作（1）關閉壓力表下部閥門和進入本體油路的閥門，開啟壓力臺上油杯的進油閥。（2）搖退壓力臺上的活塞螺桿，直至螺桿全部退出。此時壓力臺上油筒中抽滿了油。（3）先關閉油杯的進油閥，然后開啟壓力表下部閥門和進入本體油路的閥門。（4）搖進活塞桿，使本體充油。直至壓力表上有壓力讀數顯示，毛細管下部出現水銀為止。三．實驗步驟

6（5）如活塞桿已搖進到頭，壓力表上還無壓力讀數顯示，毛細管下部未出現水銀，則重復（1）--（4）步驟。（6）再次檢查油杯的進油閥是否關閉，壓力表及其進入本體油路的二個閥門是否開啟。溫度是否達到所要求的實驗溫度。如條件均已調定，則可進行實驗測定。4．測定承壓玻璃管(毛細管)內CO2的質面比常數K值由于承壓玻璃管(毛細管)內的CO2質量不便測量，承壓玻璃管(毛細管)內徑（截面積）不易測準。本實驗用間接方法確定CO2的比容。假定承壓玻璃管(毛細管)內徑均勻一致，CO2比容和高度成正比。具體方法如下：（1）由文獻，純CO2液體在25℃，7.8MPa時，比容V=0.00124m3/kg；7（2）實驗測定本裝置在25℃，7.8MPa（注意：絕對壓力=表壓+大氣壓，表壓大約為7.7MPa）時，CO2柱高度為Δh=h'?h0。式中，ho—承壓玻璃管(毛細管)內徑頂端的刻度（酌情扣除尖部長度），h’—25℃，7.8MPa下水銀柱上端液面刻度。（注意玻璃水套上刻度的標記方法）（3）由25℃，7.8MPa下CO2比容：又如Δh為測量溫度壓力下CO2柱高度，則此溫度壓力下CO2比容，85．測定低于臨界溫度下的等溫線（T=25℃）（1）將恒溫水套溫度調至T=25℃，并保持恒定。（2）逐漸增加壓力，壓力為4.0MPa左右（毛細管下部出現水銀面）開始讀取相應水銀柱上端液面刻度，記錄第一個數據點。讀取數據前，一定要有足夠的平衡時間，保證溫度、壓力和水銀柱高度恒定。（3）提高壓力約0.3MPa，達到平衡時，讀取相應水銀柱上端液面刻度，記錄第二個數據點。注意加壓時，應足夠緩慢的搖進活塞桿，以保證定溫條件，水銀柱高度應穩定在一定數值，不發生波動時，再讀數。（4）按壓力間隔0.3MPa左右，逐次提高壓力，測量第三、第四……數據點，當出現第一小滴CO2液體時，則適當降低壓力，平衡一段時間，使CO2溫度和壓力恒定，以準確讀出恰出現第一小液滴CO2時的壓力。9（5）注意此階段，壓力改變后CO2狀態的變化，特別是測準出現第一小滴CO2液體時的壓力和相應水銀柱高度及最后一個CO2小汽泡剛消失時的壓力和相應水銀柱高度。此二點壓力改變應很小，要交替進行升壓和降壓操作，壓力應按出現第一小滴CO2液體和最后一個CO2小汽泡剛消失的具體條件進行調整。（6）當CO2全部液化后，繼續按壓力間隔0.3MPa左右升壓，直到壓力達到8.0MPa

為止（承壓玻璃管最大壓力應小于8.0MPa）。106．測定臨界等溫線和臨界參數，觀察臨界現象（1）將恒溫水套溫度調至T=31.1℃，按上述5的方法和步驟測出臨界等溫線，注意在曲線的拐點（P=7.376MPa）附近，應緩慢調整壓力（調壓間隔可為0.05MPa），以較準確的確定臨界壓力和臨界比容，較準確的描繪出臨界等溫線上的拐點。（2）觀察臨界現象a.臨界乳光現象保持臨界溫度不變,搖進活塞桿使壓力升至Pc附近處,然后突然搖退活塞桿(注意勿使試驗臺本體晃動)降壓,在此瞬間玻璃管內將出現圓錐型的乳白色的閃光現象,這就是臨界乳光現象。這是由于CO2分子受重力場作用沿高度分布不均和光的散射所造成的。可以反復幾次觀察這個現象。11b.整體相變現象臨界點附近時，汽化熱接近于零，飽和蒸汽線與飽和液體線接近合于一點。此時汽液的相互轉變不象臨界溫度以下時那樣逐漸積累，需要一定的時間，表現為一個漸變過程；而是當壓力稍有變化時，汽液是以突變的形式相互轉化。c.汽液二相模糊不清現象處于臨界點附近的CO2具有共同的參數（P，V，T），不能區別此時CO2是汽態還是液態。先調節壓力處于7.4MPa臨界壓力）附近，突然降壓（由于壓力很快下降，毛細管內的CO2未能與外界進行充分的熱交換，其溫度下降），CO2狀態點不是沿等溫線，而是沿絕熱線降到二相區，管內CO2出現了明顯的液面。這就是說，如果這時管內CO2是氣體的話，那么，這種氣體離液相區很近，是接近液態的氣體；當膨脹之后，突然壓縮CO2時，這液面又立即消失了。12這就告訴我們，這時CO2液體離汽相區也很近，是接近氣態的液體。這時CO2既接近氣態，又接近液態，所以只能是處于臨界點附近。臨界狀態流體是一種汽液不分的流體。這就是臨界點附近汽液二相模糊不清現象。7．測定高于臨界溫度的等溫線（T=35℃）將恒溫水套溫度調至T=35℃，按上述5相同的方法和步驟進行。13實驗一氣體定壓比熱容測定實驗

一．實驗目的

1.了解氣體比熱測定裝置的基本原理和構思。

2.熟悉本實驗中測溫、測壓、測熱、測流量的方法。

3.掌握由基本數據計算出比熱值和比熱公式的方法。

4.分析本實驗產生誤差的原因及減小誤差的可能途徑。14二．實驗原理在0-300℃之間，空氣真實定壓比熱與溫度之間進似地有線性關系：則溫度由t1至t2的過程中所需要的熱量可表示為：平均定壓比熱容則可表示為：若以（t1+t2）/2為橫坐標，為縱坐標,則可根據不同溫度范圍的平均比熱確定截距a和斜率b,從而得出比熱隨溫度變化的計算式。15大氣撤是含溉有水鴨蒸氣地的濕花空氣讀。當臨濕空牲氣氣選流由汪溫度t1加熱爪到t2時，厚其中隨水蒸霉氣的賭吸熱清量可澇用式費下式芝計算旱：則干典空氣朱的平什均定糾壓比饅熱容瘡由下勤式確連定：16三.實驗出設備1．整紹個實霉驗裝笨置由也風機加，流梢量計具，比娛熱儀奪本體報，電遼功率復調節損及測夾量系削統共權四部射分組狂成，圓如圖慘一所拴示。2．比女熱儀街本體互如圖殃二所印示。墊由內誦壁鍍讀銀的妄多層更杜瓦陵瓶2、進未口溫炕度計1和出風口溫冒度計8（鉑辦電阻霜溫度識計或喇精度卡較高段的水建銀溫償度計益）電販加熱案器3和均氣流網4，絕短緣墊5，旋先流片6和混摸流網7組成薄。氣再體自盆進口悲管引魚入，堆進口肢溫度鋪計1測量柳其初惹始溫粒度，連離開末電加授熱器紋的氣燭體經哄均流械網4均流赴均溫圖，出伙口溫世度計8測量狼加熱鍛終了殊溫度踐，后青被引喪出。挽該比茄熱儀頭可測30得0℃以下氣體弊的定辣壓比剖熱。圖二17四．威實驗須方法妙及數修據處葛理1．接鉤通電勞源及品測量敲儀表插，選它擇所檔需的帆出口擊溫度曾計插唇入混拐流網宇的凹府槽中欲。2．摘喜下流成量計鼻上的達溫度柔計，死開動刃風機優，調橋節節郵流閥鏈，使回流量淋保持睜在額叉定值寶附近排。3．將友溫度純計插鬧回流墳量計蘿，調雹節流鼻量，獎使它械保持拼在額情定值斧附近仗。逐級漸提扯高電亞壓，禮使出渠口溫謀度升手高至聾預計吳溫度[可以北根據惑下式者預先丈估計好所需徒電功博率：W≈1勤2Δt/τ。式鄙中W為電暖功率胞（瓦樓）；Δt為進肅出口伸溫度尸差（輕℃）愛；τ為每范流過10升空約氣所挖需時貌間（散秒）]。184．待嶼出口醒溫度戲穩定虛后（捆出口努溫度溜在10分鐘玩之內勞無變起化或經有微浩小起法伏，獎即可屯視為泰穩定溝），禮讀出或下列丘數據輪：每10升氣取體通南過流慘量計侵所需夜時間笑（τ，秒極）；毒比熱接儀進鎖口溫倍度（t1,拴℃）和顯出口恭溫度眨（t2,重℃）；模當時吹大氣負壓力峰（B，毫航米汞誰柱）室和流怖量計接出口冤處的節表壓露（Δh，毫米墊水柱乏）；悄電熱砌器的猜電壓鞠（V，伏英）和直電流耀（I，毫壟安）去。5．據笨流量坡計出鴉口空州氣的冶干球震溫度孤和濕蠶球溫養度，用從濕竊空氣何的焓曲濕圖錢查出符含濕暮量（d，克/公斤卵干癥空氣辮）,并計惠算出千水蒸黎汽的練容積塵成分棉。6．電融熱器乎消耗陵的功姐率可鎖由電謠壓和誤電流攏的乘招積計右算，度但要立考慮范電表鑰的內燒耗。栗如果灶伏特熊表和足毫安鑼表采得用圖沫一所街示的蝴接法飯，則價應扣血除毫存安表蔑的內竭耗。叫設毫惡安表礎的內鮮阻為Rm騎A歐，騎則可冬得電升熱器愁單位稈時間讓放出挪的熱槳量為Qp’。7．水欠蒸氣億和干姐空氣跌質量妥流量琴的計距算，梯可按笨理想饞氣體午處理占。19五．景注意盡事項1．切勿劃在無越空氣級流通包過的肺情況奇下使孤用電禽加熱惑器工作就，以昨免引府起局芝部過尋熱而炊損壞辮比熱易儀。2．電血加熱打器輸值入電悟壓不得諒超過22言0V，氣塑體出殊口溫裁度不得絕超