二氧化碳PVT关系测定实验.docx

1、二氧化碳PVT关系测定实验二氧化碳PT关系测定实验 作者:日期: 教学实验 二氧化碳临界状态观测及p-v-t关系测定实验指导书上海绿兰教学仪器有限公司电话：二氧化碳VT关系测定实验指导书一、实验目的1、了解C临界状态的观测方法,增加对临界状态概念的感性认识。2、增加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C2的-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。、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、测定CO的p-v-关系。在p-坐标系中绘出低于临界温度（t=20）、临界温度(t=11)和高于临界温度(t50)的三条

2、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(t=20、27)饱和温度和饱和压力之间的对应关系,并与图四中的tss曲线比较。、观测临界状态（)临界状态附近气液两相模糊的现象。（）气液整体相变现象。(3)测定CO的pc、c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。三、实验设备及原理整个实验装置由压力台、恒温器和实验台本体及其防护罩等三大部分组成(如图一所示)。 图一 试验台系统图 图二 试验台本体试验台本体如图二所示。其中1高压容器;2玻璃杯;3压力机;水银；5密封填料;填料压盖；7恒温水套;承

3、压玻璃杯；9CO空间；10温度计。、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、v、之间有： F(，v,t)=0 或tf(p,) (1)本实验就是根据式(1），采用定温方法来测定CO2的p-v-t关系,从而找出CO2的v-t关系。实验中，由压力台送来的压力由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,其压力和容器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。实验工质二氧化碳的压力，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

4、读出。比容首先由承压玻璃管内二氧化碳柱的高度来测量,而后再根据承压玻璃管内径均匀、截面不变等条件来换算得出。四、实验步骤1、按图一装好实验设备,并开启实验本体上的日光灯。2、恒温器准备及温度调节：(1）、入恒温器内,注至离盖3050m。检查并接通电路,开动电动泵，使水循环对流。（）、使用电接点温度计时，旋转电接点温度计顶端的帽形磁铁，调动凸轮示标，使凸轮上端面与锁要调定的温度一致,再将帽形磁铁用横向螺钉锁紧，以防转动。使用电子控温装置时,按面板温度调节装置调整温度点。（3）、视水温情况，开、关加热器,当水温未达到要调定的温度时,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要恒

5、温。(4)、观察玻璃水套上的温度计，若其读数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）、当所需要改变实验温度时，重复（2)(4）即可。3、加压前的准备:因为压力台的油缸容量比容器容量小,需要多次从油杯里抽油,再向主容器充油,才能使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：(）关闭压力表及其进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,直至螺杆全部退出。这时，压力台油缸中抽满了油。（3

6、)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，使本体充油。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。若均已调定后,即可进行实验。4、作好实验的原始记录:(）设备数据记录:仪器、仪表名称、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O2的比容V与其高度是一种线性关系。具体方法如下:）已知CO2液体在20，.Ma时的比容V（2，98Mpa）=0.00117m/

7、kg。b）实际测定实验台在20，98Mp时的CO2液柱高度h0（m)。（注意玻璃管水套上刻度的标记方法）c）V(2，9.8Mpa）= 其中：K即为玻璃管内CO2的质面比常数。所以，任意温度、压力下CO的比容为: （m3/k） 式中,hhh0 h任意温度、压力下水银柱高度。 h承压玻璃管内径顶端刻度。5、测定低于临界温度t20时的定温线。（1)将恒温器调定在t20,并保持恒温。（)压力从4.4Mpa开始，当玻璃管内水银柱升起来后,应足够缓慢地摇进活塞螺杆，以保证定温条件。否则,将来不及平衡,使读数不准。（3)按照适当的压力间隔取h值，直至压力=.8MPa。（4)注意加压后CO2的变化，特别是注意

8、饱和压力和饱和温度之间的对应关系以及液化、汽化等现象。要将测得的实验数据及观察到的现象一并填入表1。（5)测定t=5、2时其饱和温度和饱和压力的对应关系。6、测定临界参数，并观察临界现象。（）按上述方法和步骤测出临界等温线，并在该曲线的拐点处找出临界压力c和临界比容vc，并将数据填入表。（)观察临界现象。）整体相变现象由于在临界点时,汽化潜热等于零，饱和汽线和饱和液线合于一点，所以这时汽液的相互转变不是象临界温度以下时那样逐渐积累,需要一定的时间，表现为渐变过程,而这时当压力稍在变化时，汽、液是以突变的形式相互转化。b）汽、液两相模糊不清的现象处于临界点的CO具有共同参数(,t)，因而不能区别

9、此时CO2是气态还是液态。如果说它是气体,那么，这个气体是接近液态的气体;如果说它是液体，那么，这个液体又是接近气态的液体。下面就来用实验证明这个结论。因为这时处于临界温度下,如果按等温线过程进行,使O2压缩或膨胀,那么,管内是什么也看不到的。现在，我们按绝热过程来进行。首先在压力等于7.64Mp附近，突然降压O状态点由等温线沿绝热线降到液区，管内O2出现明显的液面。这就是说，如果这时管内的C2是气体的话，那么，这种气体离液区很接近,可以说是接近液态的气体;当我们在膨胀之后,突然压缩O2时，这个液面又立即消失了。这就告诉我们,这时C2液体离气区也是非常接近的,可以说是接近气态的液体。既然，此时

10、的C2既接近气态,又接近液态，所以能处于临界点附近。可以这样说：临界状态究竟如何,就是饱和汽、液分不清。这就是临界点附近，饱和汽、液模糊不清的现象。、测定高于临界温度t5时的定温线。将数据填入原始记录表1。五、实验结果处理和分析1、按表的数据,如图三在-v坐标系中画出三条等温线。2、将实验测得的等温线与图三所示的标准等温线比较，并分析它们之间的差异及原因。3、将实验测得的饱和温度与压力的对应值与图四给出的ts-ps曲线相比较。CO等温实验原始记录 表1t=20=1.1(临界)t50p(Mpa)hh/K现象（Mpa)hv=hK现象p（Ma)=/K现象进行等温线实验所需时间 分钟分钟分钟 图三 标准曲线4、将实验测定的临界比容V与理论计算值一并填入表2,并分析它们之间的差异及其原因。临界比容cm3/g 表标准值实验值Vc=RTc/=3/R/Pc0.026