工质临界状态的观测.doc

工质临界状态的观测 一、实验目的 1．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。 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．掌握工质饱和温度与饱和压力关系的测定方法。学会活塞式压力计、恒温器等热工仪器的正确使用方法。 4．了解工质临界状态的观测方法，增加对临界状态概念的感性认识。 5．通过实验理解饱和状态与临界状态的区别。 二、实验原理 在准平衡状态下，工质的压力P、比容V和温度ｔ之间存在某种确定关系，即状态方程 理想气体的状态方程具有最简单的形式：PV=RT 实际气体的状态方程比较复杂，目前尚不能将各种气体的状态方程用一个统一的形式表示出来（虽然已经有了许多在某种条件下能较好反映P、V、ｔ之间关系的实际气体的状态方程。）因此，具体测定某种气体的P、V、ｔ关系，并将实测结果表示在坐标图上形成状态图，乃是一种重要而有效的研究气体工质热力性质的方法。 在平面的状态图上只能表达两个参数之间的函数关系，故具体测定时有必要保持某一个状态参数为定值，本实验就是在保持温度ｔ不变的条件下进行的。 三、实验内容 设计数据记录及整理计算用的表格； 测定工质（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=31.1℃）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。 3．测定工质（CO2）的饱和温度与饱和压力关系，在p-ｔ坐标系中绘出饱和温度与饱和压力关系曲线。 4．观测工质临界状态 （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CO2的、、等临界参数，并将实验所得的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。 四、实验设备简介 整个实验装置由稳压系统、恒温系统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 实验装置示意图 试验台本体结构如图二所示。其中1—高压容器；2—玻璃杯；3—压力机；4—水银；5—密封填料；6—填料压盖；7—恒温水套；8—承压汞容器；9—CO2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p、v、t之间有： F(p,v,t)=0 或 　　t=f(p,v) （1） 本实验根据式（1），采用定温方法来测定CO2的p-v-t关系，从而找出CO2的p-v-t关系。 当工质处于饱和状态时，其状态参数ｐ、ｔ之间有： F(p, t)=0 或 　　t=f(p) 　 （2） 本实验根据（2）式，通过现象观察（即汽、液同时存在时，工质处于饱和状态。），就可测出饱和温度与饱和压力之间的关系。 　　　　　 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气体的承压玻璃管内，CO2被压缩，其压力的大小可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。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（承压玻璃管内径Φ1.5mm）。 五、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）把水注入恒温器内，注至离盖30～50mm。检查并接通电路，开动电动泵，使水循环对流。 （2）在温度控制器AL808E的控制面板上通过上下键设定好实验用的温度。 （3）此时控制面板上视水温情况，开、关加热器、制冷机组，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温。 （4）观察温控仪显示的温度：（与玻璃水套上的热电偶配套），既是承压玻璃管内的CO2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，才能在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： （1）关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）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，直至压力表上达到所要求的压力读数为止。 特别应注意以下情况，如螺杆已推进到极限位置，而压力尚未