二氧化碳臨界狀態(tài)觀測(cè)及pvT關(guān)系試驗(yàn)課件

1、二氧化碳臨界狀態(tài)觀測(cè)及p-v-T關(guān)系測(cè)定實(shí)驗(yàn) 第1頁(yè)，共20頁(yè)。實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解CO2臨界狀態(tài)的觀測(cè)方法，增加對(duì)臨界狀態(tài) 概念的感性認(rèn)識(shí) 加深對(duì)課堂所講的工質(zhì)的熱力狀態(tài)、凝結(jié)、汽 化、飽和狀態(tài)等基本概念的理解 掌握CO2的p-v-T關(guān)系的測(cè)定方法，學(xué)會(huì)用實(shí)驗(yàn)測(cè) 定實(shí)際氣體狀態(tài)變化規(guī)律的方法和技巧 學(xué)會(huì)活塞式壓力計(jì)、恒溫器等部分熱工儀器的正 確使用方法 第2頁(yè)，共20頁(yè)。實(shí)驗(yàn)原理(1) 在準(zhǔn)平衡狀態(tài)下，工質(zhì)的壓力P、比容V和溫度T 之間存在某種確定關(guān)系，即狀態(tài)方程 理想氣體的狀態(tài)方程具有最簡(jiǎn)單的形式第3頁(yè)，共20頁(yè)。實(shí)驗(yàn)原理(2) 實(shí)際氣體的狀態(tài)方程比較復(fù)雜，目前尚不能將各 種氣體的狀態(tài)方程用一個(gè)

2、統(tǒng)一的形式表示出來(lái)（雖然已經(jīng)有了許多在某種條件下能較好反映P、V、T之間關(guān)系的實(shí)際氣體的狀態(tài)方程）.因此，具體測(cè)定某種氣體的P、V、T關(guān)系，并將實(shí)測(cè)結(jié)果表示在坐標(biāo)圖上形成狀態(tài)圖，乃是一種重要而有效的研究氣體工質(zhì)熱力性質(zhì)的方法 在平面的狀態(tài)圖上只能表達(dá)兩個(gè)參數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系，故具體測(cè)定時(shí)有必要保持某一個(gè)狀態(tài)參數(shù)為定值，本實(shí)驗(yàn)就是在保持溫度T不變的條件下進(jìn)行的 第4頁(yè)，共20頁(yè)。實(shí)驗(yàn)裝置(1) 整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置由壓力臺(tái)，恒溫器和試驗(yàn)本體及其防護(hù)罩三大部分組成 CO2試驗(yàn)系統(tǒng)圖1.恒溫器 2.試驗(yàn)臺(tái)本體 3壓力臺(tái) 第5頁(yè)，共20頁(yè)。實(shí)驗(yàn)裝置(2) 實(shí)驗(yàn)臺(tái)本體 第6頁(yè)，共20頁(yè)。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容(1) 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)記

3、錄及整理計(jì)算用的表格 測(cè)定工質(zhì)CO2的p-v-T關(guān)系。在p-v坐標(biāo)系中繪出低于臨界溫度T=20、臨界溫度T=31.1和高于臨界溫度T=50的三條等溫曲線，并與標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)曲線及理論計(jì)算值相比較，并分析其差異原因 第7頁(yè)，共20頁(yè)。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容(2) 測(cè)定工質(zhì)CO2的飽和溫度與飽和壓力關(guān)系， 在p-T坐標(biāo)系中繪出飽和溫度與飽和壓力關(guān)系曲 線 觀測(cè)工質(zhì)臨界狀態(tài)臨界狀態(tài)附近汽液兩相模糊的現(xiàn)象汽液整體相變現(xiàn)象測(cè)定CO2的 等臨界參數(shù)，并將實(shí)驗(yàn)所得的值與理想氣體狀態(tài)方程和范德瓦爾方程的理論值相比教，簡(jiǎn)述其差異原因 第8頁(yè)，共20頁(yè)。實(shí)驗(yàn)步驟(1) 按圖裝好試驗(yàn)設(shè)備，并開(kāi)啟試驗(yàn)本體上的日光燈 使用恒溫器調(diào)定溫度

4、將蒸餾水注入恒溫器內(nèi)，注至離蓋30-50mm為止.檢查并接通電路，開(kāi)動(dòng)電動(dòng)泵，使水循環(huán)對(duì)流 旋轉(zhuǎn)電接點(diǎn)溫度計(jì)頂端的帽形磁鐵調(diào)動(dòng)凸輪示標(biāo)使凸輪上端面與所要調(diào)定的溫度一致，要將帽形磁鐵用橫向螺釘鎖緊，以防轉(zhuǎn)動(dòng) 第9頁(yè)，共20頁(yè)。實(shí)驗(yàn)步驟(2) 視水溫情況，開(kāi)、關(guān)加熱器，當(dāng)水溫未達(dá)到要調(diào)定的溫度時(shí)，恒溫器指示燈是亮的，當(dāng)指示燈時(shí)亮?xí)r滅時(shí)，說(shuō)明溫度已達(dá)到所需恒溫 觀察玻璃水套上兩支溫度計(jì)，若其讀數(shù)相同且與恒溫器上的溫度計(jì)及電接點(diǎn)溫度計(jì)標(biāo)定的溫度一致時(shí)(或基本一致)則可(近似)認(rèn)為承壓玻璃管內(nèi)的CO2的溫度處于所標(biāo)定的溫度 當(dāng)需要改變?cè)囼?yàn)溫度時(shí)，重復(fù)上述三步驟即可 第10頁(yè)，共20頁(yè)。實(shí)驗(yàn)步驟(3) 加

5、壓前的準(zhǔn)備 因?yàn)閴毫ε_(tái)的油缸容量比主容器容量小，需要多次從油杯里抽油，再向主容器充油，才能在壓力表上顯示壓力讀數(shù)。壓力臺(tái)抽油、充油的操作過(guò)程非常重要，若操作失誤，不但加不上壓力，還會(huì)損壞試驗(yàn)設(shè)備，所以務(wù)必認(rèn)真掌握，其步驟如下 第11頁(yè)，共20頁(yè)。實(shí)驗(yàn)步驟(4) 關(guān)壓力表及其進(jìn)入本體油路的兩個(gè)閥門(mén)，開(kāi)啟壓力臺(tái)上油杯的進(jìn)油閥 搖退壓力臺(tái)上的活塞螺桿，直至螺桿全部退出，這時(shí)壓力臺(tái)油缸中抽滿了油 先關(guān)閉油杯閥門(mén)，然后開(kāi)啟壓力表和進(jìn)入本體油路的兩閥門(mén) 搖進(jìn)活塞螺桿，經(jīng)本體充油，如此交復(fù)，直至壓力表上有壓力讀數(shù)為止 再次檢查油杯閥門(mén)是否關(guān)好，壓力表及本體油路閥門(mén)是否開(kāi)啟，若均已穩(wěn)定即可進(jìn)行試驗(yàn) 第12頁(yè)，

6、共20頁(yè)。實(shí)驗(yàn)步驟(5) 測(cè)定低于臨界溫度T=20C時(shí)的定溫線 使用恒溫器調(diào)定T=20C并要保持恒溫 壓力記錄從4.41MPa開(kāi)始，當(dāng)玻璃管內(nèi)水銀升起來(lái)后，應(yīng)足夠緩慢地?fù)u進(jìn)活塞螺桿，以保證定溫條件，否則來(lái)不及平衡，讀數(shù)不準(zhǔn) 按照適當(dāng)?shù)膲毫﹂g隔取h值至p=9.8MPa 注意加壓后,CO2的變化，特別是注意飽和壓力與飽和溫度的對(duì)應(yīng)關(guān)系，液化，汽化等現(xiàn)象 測(cè)定T=20C,T=27C其飽和溫度與飽和壓力的對(duì)應(yīng)關(guān)系 第13頁(yè)，共20頁(yè)。實(shí)驗(yàn)步驟(6) 測(cè)定臨界等溫線和臨界參數(shù)，臨界現(xiàn)象觀察測(cè)出臨界等溫線，并在該曲線的拐點(diǎn)處找出臨界壓力pc和臨界比容vc臨界現(xiàn)象觀察 a 整體相變現(xiàn)象 由于在臨界點(diǎn)時(shí)，汽化

7、潛熱等于零，飽和汽線和飽和液線合于一點(diǎn)，所以這時(shí)汽液的相互轉(zhuǎn)變不是像臨界溫度以下那樣逐漸積累，需要一定的時(shí)間，表現(xiàn)為一個(gè)漸變的過(guò)程，而這時(shí)當(dāng)壓力稍在變化時(shí)，汽、液是以突變的形式相互轉(zhuǎn)化 第14頁(yè)，共20頁(yè)。實(shí)驗(yàn)步驟() b 汽、液兩相模糊不清現(xiàn)象 處于臨界點(diǎn)的CO2具有共同參數(shù)(p,v,t)，因而不能區(qū)別此時(shí)CO2是氣態(tài)還是液態(tài)。如果說(shuō)它是氣體，那么這個(gè)氣體是接近了液態(tài)的氣體；如果說(shuō)它是液體，那么這個(gè)液體又是接近氣態(tài)的液體。下面就用實(shí)驗(yàn)證明這個(gè)結(jié)論 第15頁(yè)，共20頁(yè)。實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)設(shè)備數(shù)據(jù)記錄 儀器：儀表的名稱(chēng)、型號(hào)、規(guī)格、量程、精度 常規(guī)數(shù)據(jù)記錄 室溫、大氣壓、實(shí)驗(yàn)環(huán)境情況等測(cè)定承壓玻璃管內(nèi)

8、的CO2的質(zhì)面比常數(shù)k值 做各條定溫線時(shí)，實(shí)驗(yàn)壓力p9.8MPa 實(shí)驗(yàn)溫度T50C 一般取h時(shí)壓力間隔可取0.196-0.490MPa,但在接近飽和狀態(tài)時(shí)和臨界狀態(tài)時(shí)，壓力間隔應(yīng)取為0.049MPa 實(shí)驗(yàn)中取h時(shí)，水銀柱液面高度的讀數(shù)要注意，應(yīng)使視線與水銀柱半圓型液面的中間對(duì)齊 第16頁(yè)，共20頁(yè)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果處理(1)表 T = 20CT = 31.1C(臨界)T = 50Cp(MPa)hv=h/k現(xiàn) 象p(MPa)hv=h/k現(xiàn)象p(MPa)hv=h/k現(xiàn) 象4.414.90.9.80做出各條等溫線所需時(shí)間分鐘分鐘分鐘第17頁(yè)，共20頁(yè)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果處理(2)表 標(biāo)準(zhǔn)值實(shí)驗(yàn)值vc=RTc/pcVc=RTc/8pc0.00216