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实 验 报 告 评分

13系 07级 第二大组 实验室力一楼 日期2010-03-24 姓名 钟伟PB07013076

实验题目：二氧化碳临界状态观测及P-V-T关系测定实验

实验目的：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

加深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

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 学会活塞式压力计、恒温器等热工仪器的正确使用方法。

实验原理和装置:

整个实验装置由压力台、恒温器和试验台本体及其防护罩等三大部分组成（如图所示）。试验台本体如图所示。

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：

E?p,v,t??0 或 t?f?p,v? (1)

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

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

恒温水 恒温水

图 2

1 – 高压容器 2 – 玻璃杯 3 – 压力油 4 – 水银 5 – 密封填料 6 – 填料压盖 7 – 恒温水套 8 – 承压玻璃管 9 – CO2空间 10 – 温度计。

氧化碳柱的高度来测量，而后再根据承压玻璃管内径均匀、截面不变等条件换算得出。

实验步骤：

1. 按图1装好试验设备，并开启试验本体上的日光灯 2. 恒温器准备及温度调定

① 将蒸镏水注入恒温器内，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 旋转电接点温度计顶端的帽形磁铁，调动凸轮示标，使凸轮上端面与所要调定的温度一致，再将帽形磁铁用横向螺钉锁紧，以防转动。

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恒温。

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），则可认为承压玻璃管内的CO2的温度处于所标定的温度。 3. 加压前的准备

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,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。如此反复，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. 测定低于临界温度t=20℃时的定温线

a. 将恒温器调定在t=20℃，并保持定温线；

b. 压力从4.41MPa开始，当玻璃管内水银升起来后，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； c. 按照适当的压力间隔取h值，直到压力p=9.8MPa。 测定t=25℃，t=27℃时其饱和温度和饱和压力的对应关系。 测定临界等温线和临界参数，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Pc和临界比容vc。

实验处理：

h0-承压玻璃管内径顶端刻度h0=3.3mm

?h0?5.7?3.3?2.4mm2 v??hK K??h0/0.00117?2.4?10?3/0.00117?2.051282kg0/5m1

T=20℃ P t=31.1℃（临界） 3/??10/t=35℃ 现 象 P ?MPa??h 4.41 5 5.6 6.2 6.8 7.4 8 8.6 9.2 9.8 mm 20.9 m3/kg现 象 P ?MPa??h3/??10/10.18875 8.3317.1 6250 6.8714.1 3750 5.4611.2 0000 3.026.2 2500 1.903.9 1250 1.513.1 1250 1.312.7 6250 1.262.6 7500 1.172.4 0000 没有看到5 分离的界5.6 面 6.2 出现明显的分离界面，且压力越大，CO2柱越高 6.8 7.4 8 8.6 9.2 9.8 4.41 mm 22.8 19 15.9 13.4 11.2 9.1 7 4.75 3.4 2.9 m3/kg?MPa??h/ ??103/m3/kg11.11652 9.263773 7.752315 6.533398 5.460750 4.436860 3.412969 2.315943 1.657727 1.413944 4.41 5 mm 23.3 19.6 现 象 没有看到分离明显的界面；临界状态饱和汽液模糊不清 5.6 16.5 6.2 14 6.8 11.8 7.4 9.95 8 8 8.6 6.3 9.2 4.6 9.8 3.5 11.35875 9.555000 8.043750 6.825000 5.752500 4.850625 3.900000 3.071250 2.242500 1.706250 没有看到分离明显的界面；临界状态饱和汽液模糊不清 根据以上数据画出等温线如下：