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教学实验 2005

二氧化碳临界状态观测及p-v-t关系

测定实验

指导书

哈尔滨努谢尔特教学实验设备有限公司

电话：0451-86283878 13936441288

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、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℃或27℃）、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。

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ts-ps曲线比较。

3、观测临界状态

（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较，简述其差异原因。

三、实验设备及原理

实验装置由压力计；制冷压缩机组及加热控制恒温水浴；储容器管、实验台本体及其防护罩等三大部分组成（如图一所示）。

图一 试验台设备系统原理图

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图二 试验台本体结构简图

试验台本体如图二所示。其中：高压储容器管内充CO2；不锈钢杯盛满水银；压力油用来传递由压力机施加的压力；水银是用来把压力传递给储容器管内CO2，并起到封闭CO2不外泄的作用；密封填料起到组合件之间压力封闭作用；填料压盖起密封紧固作用；恒温水套用来给CO2恒温；温度传感器用来控制恒温水套中的水温。

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

实验中，压力计油缸送来的压力，由压力油传入高压容器和玻璃杯上半部，迫使水银进入预先装了CO2气体的承压玻璃管容器，CO2被压缩，其压力大小通过压力计上的活塞杆的进、退来调节。温度由恒温水浴供给的水套内的水温来调节。恒温水浴由制冷压缩机组成的恒定功率冷却系统、由PID调节的电加热器、循环水泵等组成。

实验工质二氧化碳的压力值，由装在压力计上的标准压力表读出。温度由插在恒温水套中的温度传感器及数显温度表读出。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截面不变等条件来换算得出。

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