《工程流體力學(xué)》課程教學(xué)（自學(xué)）基本要求及《工程熱力學(xué)》實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

《石油工業(yè)概論》課程教學(xué)（自學(xué)）基本要求適用層次本科適應(yīng)專業(yè)石油各專業(yè)使用學(xué)期20XX春自學(xué)學(xué)時(shí)120面授學(xué)時(shí)48實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)0使用教材教材名稱石油天然氣工業(yè)概論編者出版社中國(guó)石油大學(xué)出版社參考教材《石油工業(yè)通論》，陳鴻璠編，石油工業(yè)出版社，1981課程簡(jiǎn)介本課程是為石油大學(xué)本科生全面了解石油天然氣工業(yè)而開(kāi)設(shè)的必修課程。本課程旨在完整系統(tǒng)地介紹石油天然氣工業(yè)的工藝流程、技術(shù)進(jìn)步及對(duì)社會(huì)發(fā)展的影響，目的在于要使學(xué)生深刻認(rèn)識(shí)石油天然氣在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展中的重要作用，從而牢固樹(shù)立起“學(xué)石油、懂石油、熱愛(ài)石油事業(yè)”和“科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力”的觀念，同時(shí)進(jìn)一步濃厚中國(guó)石油大學(xué)的石油文化特色。本課程注重介紹石油基本知識(shí)和相關(guān)工藝流程，并且指出了相關(guān)方面的科技難點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)，以增強(qiáng)本課程的前沿性和時(shí)代感。學(xué)習(xí)建議學(xué)習(xí)本課程應(yīng)注重對(duì)石油天然氣工業(yè)的整體認(rèn)識(shí)，以系統(tǒng)的觀點(diǎn)去把握石油天然氣工業(yè)的過(guò)去、現(xiàn)在和未來(lái)。樹(shù)立起石油天然氣工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的意識(shí)和觀念。各章節(jié)主要學(xué)習(xí)內(nèi)容及要求第一章石油天然氣工業(yè)發(fā)展歷程學(xué)時(shí)要求面授6學(xué)時(shí)，自學(xué)15學(xué)時(shí)主要內(nèi)容一、核心知識(shí)點(diǎn)1、石油天然氣工業(yè)的蓬勃發(fā)展2、石油危機(jī)對(duì)石油天然氣工業(yè)的影響二、教學(xué)基本要求【了解】1、石油天然氣工業(yè)的興起2、石油天然氣工業(yè)新時(shí)代【掌握】石油天然氣工業(yè)的蓬勃發(fā)展【重點(diǎn)掌握】石油危機(jī)對(duì)石油天然氣工業(yè)的影響三、思考與練習(xí)【思考】1、最初的世界石油三大產(chǎn)地。2、簡(jiǎn)介石油工業(yè)初期的捕獲規(guī)則。3、石油七姊妹指哪些石油公司？4、1986年的石油危機(jī)與前兩次石油危機(jī)有什么不同？上交作業(yè)石油七姊妹指哪些石油公司？備注第二章石油天然氣及其產(chǎn)品學(xué)時(shí)要求面授4學(xué)時(shí)，自學(xué)10學(xué)時(shí)主要內(nèi)容一、核心知識(shí)點(diǎn)1、油氣的性質(zhì)2、油氣煉制產(chǎn)品3、油氣化工產(chǎn)品4、油氣精細(xì)化工產(chǎn)品二、教學(xué)基本要求【了解】1、石油的性質(zhì)2、天然氣的性質(zhì)【掌握】1、油氣煉制產(chǎn)品2、油氣精細(xì)化工產(chǎn)品【重點(diǎn)掌握】油氣化工產(chǎn)品三、思考與練習(xí)【思考】1、石油的元素組成及化學(xué)結(jié)構(gòu)是什么？2、石油煉制產(chǎn)品有哪些？3、石油化工產(chǎn)品有哪些？4、油氣精細(xì)化工產(chǎn)品有哪些？上交作業(yè)油氣精細(xì)化工產(chǎn)品有哪些？備注第三章油氣的生成與聚集學(xué)時(shí)要求面授4學(xué)時(shí)，自學(xué)10學(xué)時(shí)主要內(nèi)容一、核心知識(shí)點(diǎn)1、地球的形成與沉積盆地2、油氣的生成3、油氣田的形成及其聚集二、教學(xué)基本要求【了解】1、地球的形成2、沉積盆地【掌握】1、油氣的生成2、油氣的運(yùn)移【重點(diǎn)掌握】1、油氣田的形成及其聚集2、含油氣盆地三、思考與練習(xí)【思考】1、簡(jiǎn)述沉積巖的形成過(guò)程。2、沉積盆地的概念。3、生成油氣的條件有哪些？4、有機(jī)質(zhì)演化成烴模式有哪些？上交作業(yè)生成油氣的條件有哪些？備注第四章油氣勘探工程學(xué)時(shí)要求面授4學(xué)時(shí)，自學(xué)10學(xué)時(shí)主要內(nèi)容一、核心知識(shí)點(diǎn)1、油氣勘探技術(shù)及原理2、油氣勘探程序二、教學(xué)基本要求【了解】油氣勘探工程的難點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)【掌握】油氣勘探技術(shù)及原理【重點(diǎn)掌握】油氣勘探程序三、思考與練習(xí)【思考】1、油氣勘探工程的概念。2、重磁力技術(shù)及其異同。3、地震勘探技術(shù)基本原理。4、二位地震與三維地震的區(qū)別。上交作業(yè)二位地震與三維地震的區(qū)別。備注第五章油氣田開(kāi)發(fā)工程學(xué)時(shí)要求面授4學(xué)時(shí)，自學(xué)10學(xué)時(shí)主要內(nèi)容一、核心知識(shí)點(diǎn)1、油氣田開(kāi)發(fā)工程原理及方法2、油氣田開(kāi)發(fā)程序3、滾動(dòng)勘探開(kāi)發(fā)二、教學(xué)基本要求【了解】油氣田開(kāi)發(fā)工程難點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)【掌握】油氣田開(kāi)發(fā)工程原理及方法【重點(diǎn)掌握】1、油氣田開(kāi)發(fā)程序2、滾動(dòng)勘探開(kāi)發(fā)三、思考與練習(xí)【思考】1、油藏的天然能量有哪些？2、人工注水分哪幾類？各自的特點(diǎn)？3、基礎(chǔ)井網(wǎng)及其符合的條件？4、什么是歷史擬合？為什么要進(jìn)行？上交作業(yè)人工注水分哪幾類？各自的特點(diǎn)？備注第六章油氣井工程學(xué)時(shí)要求面授4學(xué)時(shí)，自學(xué)10學(xué)時(shí)主要內(nèi)容一、核心知識(shí)點(diǎn)1、油氣鉆井方法2、鉆完井工藝技術(shù)二、教學(xué)基本要求【了解】油氣井工程研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)【掌握】油氣鉆井方法【重點(diǎn)掌握】鉆完井工藝技術(shù)三、思考與練習(xí)【思考】1、鉆井工程工藝過(guò)程有哪些？2、旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)分哪幾大系統(tǒng)？誰(shuí)比較耗費(fèi)能量？3、鉆井用的鉆頭有哪幾大類？4、如何打定向井？上交作業(yè)旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)分哪幾大系統(tǒng)？誰(shuí)比較耗費(fèi)能量？備注第七章油氣開(kāi)采工程學(xué)時(shí)要求面授4學(xué)時(shí)，自學(xué)10學(xué)時(shí)主要內(nèi)容一、核心知識(shí)點(diǎn)1、采油工程原理與方法2、采氣工程原理與方法二、教學(xué)基本要求【了解】開(kāi)采工程研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)【掌握】1、采氣工程原理與方法2、復(fù)雜條件下的開(kāi)采技術(shù)原理【重點(diǎn)掌握】采油工程原理與方法三、思考與練習(xí)【思考】1、自噴采油的4種流動(dòng)過(guò)程是什么？2、采油方法有哪兩大類？其采油原理是什么？3、游梁式抽油機(jī)的工作原理。4、潛油電動(dòng)離心泵采油的工作原理。上交作業(yè)自噴采油的4種流動(dòng)過(guò)程是什么？備注第八章油氣儲(chǔ)運(yùn)工程學(xué)時(shí)要求面授4學(xué)時(shí)，自學(xué)10學(xué)時(shí)主要內(nèi)容一、核心知識(shí)點(diǎn)1、石油儲(chǔ)運(yùn)工程2、天然氣儲(chǔ)運(yùn)工程二、教學(xué)基本要求【了解】油氣儲(chǔ)運(yùn)工程研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)【掌握】天然氣儲(chǔ)運(yùn)工程【重點(diǎn)掌握】石油儲(chǔ)運(yùn)工程三、思考與練習(xí)【思考】1、油氣集輸?shù)闹饕獌?nèi)容。2、什么是原油穩(wěn)定？3、什么是混油切割？4、長(zhǎng)距離輸油管道的優(yōu)缺點(diǎn)。上交作業(yè)油氣集輸?shù)闹饕獌?nèi)容。備注第九章油氣加工工藝學(xué)時(shí)要求面授4學(xué)時(shí)，自學(xué)10學(xué)時(shí)主要內(nèi)容一、核心知識(shí)點(diǎn)1、石油煉制工藝2、石油化工工藝3、天然氣化工工藝二、教學(xué)基本要求【了解】1、油氣加工發(fā)展趨勢(shì)及研究方向2、天然氣化工工藝【掌握】石油化工工藝【重點(diǎn)掌握】石油煉制工藝三、思考與練習(xí)【思考】1、原油初加工的生產(chǎn)工藝包括哪幾部分？2、石油產(chǎn)品精制的主要工藝有哪些？3、合成橡膠的生產(chǎn)工藝。4、石油化工包括哪三大生產(chǎn)過(guò)程？上交作業(yè)石油產(chǎn)品精制的主要工藝有哪些？備注第十章石油天然氣工業(yè)經(jīng)營(yíng)管理學(xué)時(shí)要求面授4學(xué)時(shí)，自學(xué)10學(xué)時(shí)主要內(nèi)容一、核心知識(shí)點(diǎn)1、油氣資源與成本2、石油工業(yè)投融資體制3、石油定價(jià)權(quán)與期貨貿(mào)易4、石油工業(yè)中的HSE管理二、教學(xué)基本要求【了解】1、石油工業(yè)投融資體制2、石油定價(jià)權(quán)與期貨貿(mào)易【掌握】石油工業(yè)中的HSE管理【重點(diǎn)掌握】油氣資源與成本三、思考與練習(xí)【思考】1、石油成本包括哪幾部分？2、天然氣成本包括哪幾部分？3、石油上游產(chǎn)業(yè)，國(guó)際化投資的主要方式有哪些？4、HSE管理的含義。上交作業(yè)石油成本包括哪幾部分？備注第十一章石油天然氣工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展學(xué)時(shí)要求面授6學(xué)時(shí)，自學(xué)15學(xué)時(shí)主要內(nèi)容一、核心知識(shí)點(diǎn)1、石油天然氣工業(yè)發(fā)展帶來(lái)的問(wèn)題2、石油天然氣工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展二、教學(xué)基本要求【了解】石油天然氣工業(yè)的發(fā)展方向【掌握】石油天然氣工業(yè)發(fā)展帶來(lái)的問(wèn)題【重點(diǎn)掌握】石油天然氣工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展三、思考與練習(xí)【思考】1、石油天然氣工業(yè)帶來(lái)了哪些問(wèn)題？2、石油天然氣工業(yè)可持續(xù)發(fā)展包括哪些內(nèi)容？3、什么是循環(huán)經(jīng)濟(jì)？上交作業(yè)石油天然氣工業(yè)可持續(xù)發(fā)展包括哪些內(nèi)容？備注編者：張衛(wèi)東《工程熱力學(xué)》實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書噴管特性實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、驗(yàn)證并進(jìn)一步加深對(duì)噴管中氣流基本規(guī)律的理解，樹(shù)立臨界壓力、臨界流速和最大流量等噴管臨界參數(shù)的概念；2、比較熟練地掌握用熱工儀表測(cè)量壓力（負(fù)壓）、壓差及流量的方法；3、明確在漸縮噴管中，其出口處的壓力不可能低于臨界壓力，流速不可能高于音速，流量不可能大于最大流量。二、實(shí)驗(yàn)裝置噴管實(shí)驗(yàn)臺(tái)漸縮噴管三、實(shí)驗(yàn)原理1、噴管中氣流的基本規(guī)律，來(lái)流速度，噴管為漸縮噴管.2、氣流動(dòng)的臨界概念當(dāng)某一截面的流速達(dá)到當(dāng)?shù)匾羲伲ㄒ喾Q臨界速度）時(shí)，該截面上的壓力稱為臨界壓力（）。臨界壓力與噴管初壓（）之比稱為臨界壓力比，有：當(dāng)漸縮噴管出口處氣流速度達(dá)到音速，通過(guò)噴管的氣體流量便達(dá)到了最大值（），或稱為臨界流量?？捎上率酱_定：式中：—最小截面積（本實(shí)驗(yàn)臺(tái)的最小截面積為：19.625mm2）。3、氣體在噴管中的流動(dòng)漸縮噴管因受幾何條件的限制，氣體流速只能等于或低于音速（）；出口截面的壓力只能高于或等于臨界壓力（）；通過(guò)噴管的流量只能等于或小于最大流量（）。根據(jù)不同的背壓（），漸縮噴管可分為三種工況：A—亞臨界工況（），此時(shí)m<,B—臨界工況（），此時(shí)m=,C—超臨界工況（），此時(shí)m,四、操作步驟1、用“坐標(biāo)校準(zhǔn)器”調(diào)好“位移坐標(biāo)板”的基準(zhǔn)位置；2、打開(kāi)罐前的調(diào)節(jié)閥，將真空泵的飛輪盤車一至二圈。一切正常后，全開(kāi)罐后調(diào)節(jié)閥，打開(kāi)冷卻水閥門。而后啟動(dòng)真空泵；3、測(cè)量軸向壓力分布：用罐前調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)背壓至一定值（見(jiàn)真空表讀數(shù)），并記錄；然后轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，使測(cè)壓探針向出口方向移動(dòng)。每移動(dòng)5mm便停頓下來(lái)，記錄該點(diǎn)的位置及相應(yīng)的壓力值，一直測(cè)至噴管出口之外；4、流量的測(cè)量：把測(cè)壓探針的引壓孔移至出口截面之外，打開(kāi)罐后調(diào)節(jié)閥，關(guān)閉罐前調(diào)節(jié)閥，啟動(dòng)真空泵，然后用罐前調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)背壓，每次改變50mmHg柱，穩(wěn)定后記錄背壓值和U形管差壓計(jì)的讀數(shù)。當(dāng)背壓升高到某一值時(shí)，U形管差壓計(jì)的液柱便不再變化（即流量達(dá)到了最大值），此后盡管不斷提高背壓，但U形管差壓計(jì)的液柱仍保持不變；5、打開(kāi)罐前調(diào)節(jié)閥，關(guān)閉罐后調(diào)節(jié)閥，讓真空罐充氣；3分鐘后停真空泵并立即打開(kāi)罐后調(diào)節(jié)閥，讓真空泵充氣（目的是防止回油），最后關(guān)閉冷卻水閥門。工況背壓真空表讀數(shù)背壓值測(cè)點(diǎn)序號(hào)測(cè)點(diǎn)位置（mm）移動(dòng)真空表讀數(shù)測(cè)點(diǎn)壓力值臨界狀態(tài)123456789亞臨界狀態(tài)123456789超臨界狀態(tài)123456789序號(hào)項(xiàng)目12345678910背壓真空表讀數(shù)背壓值U型管差壓計(jì)的讀數(shù)實(shí)際流量五、數(shù)據(jù)處理1、壓力值的確定（1）真空度換算成絕對(duì)壓力值（p）：式中：—大氣壓力（mmbar）；—用真空度表示的壓力。（2）由于噴管前裝有U形管壓力計(jì)，氣流有壓力損失。本實(shí)驗(yàn)裝置的壓力損失為U形管差壓計(jì)讀數(shù)（）的97%。因此，噴管入口壓力為：（3）臨界壓力，真空度為：計(jì)算時(shí)，式中各項(xiàng)必須用相同的壓力單位。（大致判斷，約為380mmHg柱）。2、噴管實(shí)際流量測(cè)定由于管內(nèi)氣流的摩擦而形成邊界層，從而減少了流通面積。因此，實(shí)際流量必然小于理論值。其實(shí)際流量為：（kg/s）式中：—流速膨脹系數(shù)，—?dú)鈶B(tài)修正系數(shù)，—幾何修正系數(shù)（約等于1）；Δp—U型管差壓計(jì)的讀數(shù)（mmHg）；—室溫（℃）；—大氣壓力（mmbar）。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1、以測(cè)點(diǎn)位置（x）為橫坐標(biāo)，以為縱坐標(biāo)，繪制不同工況下的壓力分布曲線。2、以壓力比為橫坐標(biāo)，流量為縱坐標(biāo)，繪制流量曲線。實(shí)驗(yàn)三空氣在噴管中流動(dòng)性能測(cè)定實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、驗(yàn)證和加深理解噴管中氣體流動(dòng)的基本理論。2、3、熟悉不同形式噴管的機(jī)理，加深對(duì)流動(dòng)的臨界狀態(tài)基本概念的理解。二、實(shí)驗(yàn)原理：1、噴管中氣體流動(dòng)的基本規(guī)律氣體在噴管中作一元穩(wěn)定等熵流動(dòng)中，壓力降低，流速增加。氣流速度C，密度ρ及壓力P的變化與截面A的變化及馬赫數(shù)Ma（速度與音速之比）的大小有關(guān)。它們的變化規(guī)律如下表：Ma漸縮管Ma漸擴(kuò)管<1>0<0<1<0>0>1<0>0>1>0<0（1）在亞音速（Ma<1）等熵流動(dòng)中，氣體在的管道（漸縮管）里，速度C增加，而密度，壓力P降低，在的管道（漸擴(kuò)管）里，速度C減小，而密度ρ，壓力P增大。（2）在超音速（Ma>1）等熵流動(dòng)中，氣體在漸縮管中，速度C減小，而壓力P，密度ρ增大，在漸擴(kuò)管中，速度C增加，壓力P，密度ρ降低。（3）在Ma=1，即達(dá)到臨界流動(dòng)狀態(tài)，此時(shí)，壓力為臨界壓力，氣流速度為音速。2、噴管中流量的計(jì)算（1）理論流量：根據(jù)氣體一元穩(wěn)定等熵流動(dòng)中，任何截面上質(zhì)量流量都相等，且不隨時(shí)間變化。流量大小由連續(xù)方程、動(dòng)量方程、能量方程及絕熱氣體方程，等熵過(guò)程方程，得到氣體在噴管中流量的計(jì)算式：（kg/s）式中：—絕熱指數(shù)C2—出口速度m/sA2—出口截面積m2V2—出口比體積（m3/kg）P2—出口壓力（MPa）P1—進(jìn)口壓力（MPa）V1—進(jìn)口比體積（m3/kg）若：P1=P2時(shí)P2=0時(shí)，即在0＜P2≤Pc漸縮噴管的出口壓力P2或縮放噴管的喉部壓力Pth降至臨界壓力時(shí)，噴管中的流量達(dá)最大值，計(jì)算式如下：臨界壓力Pc為：將=1.4代入Pc=0.528P1（2）、實(shí)測(cè)流量由于氣流與管內(nèi)壁間的摩擦產(chǎn)生的邊界層，減少了流動(dòng)截面，因?yàn)閷?shí)際流量是小于理論流量，本實(shí)驗(yàn)臺(tái)采用孔板流量計(jì)來(lái)測(cè)量噴管的流量?？装辶髁坑?jì)上所示的壓差△P（U型管上讀出）。質(zhì)量流量qm與壓差△P的關(guān)系式為：（kg/s）式中：——流量膨賬系數(shù),——?dú)鈶B(tài)修正系數(shù),——幾何修正系數(shù),（標(biāo)定值）△P——U型管壓差計(jì)讀數(shù)（mm.H2O）Pa——大氣壓ta——室溫℃為了消除進(jìn)口壓力P1改變的影響，在繪制各種曲線時(shí)采用壓力比做座標(biāo)，繪制出壓力曲線Px/P1——X和流量曲線——Pb/P1由于實(shí)驗(yàn)臺(tái)采用的是真空表測(cè)壓、因此臨界壓力Pc在真空表上的讀數(shù)為由于孔板流量計(jì)的壓降和空氣在噴管進(jìn)口的氣流滯止現(xiàn)象，噴管進(jìn)口壓力為：以汞柱為單位時(shí)的孔板流量計(jì)壓差三、實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)裝置總圖如圖1所示。主要由真空泵和噴管實(shí)驗(yàn)臺(tái)主體組成。各部件作用及測(cè)量過(guò)程如下：圖1實(shí)驗(yàn)臺(tái)總圖圖2漸縮噴管圖3縮放噴管由于真空泵的抽吸，空氣由進(jìn)氣2口進(jìn)入吸氣管1（φ57×3.5的無(wú)縫鋼管）中，經(jīng)過(guò)孔板流量計(jì)3（φ7）進(jìn)入噴管。流量的大小可由U形管壓差計(jì)4上讀出。噴管5用有機(jī)玻璃制成。備有漸縮噴管與縮放噴管兩種型式，如圖2、圖3所示?？筛鶕?jù)實(shí)驗(yàn)要求，松開(kāi)夾持法蘭上的螺絲向左推開(kāi)三輪支架6，更換所需要的噴管。噴管各截面上的壓力，可從可移動(dòng)的真空表8上讀出，真空表8與內(nèi)徑為φ0.8的測(cè)壓探針7相連。探針的頂端封死，在其中段開(kāi)有徑向測(cè)壓小孔通過(guò)搖動(dòng)手輪螺桿機(jī)構(gòu)9，可使探針7沿噴管軸線左右移動(dòng)，從而改變測(cè)壓孔的位置，進(jìn)行噴管中不同截面上壓力的測(cè)量。測(cè)壓孔的位置，可以由位于可移動(dòng)真空表8下方的指針，在座標(biāo)板上所指出的x值來(lái)確定。噴管的排氣管上還裝有背壓Pb真空表10。背壓由調(diào)節(jié)閥11調(diào)節(jié)。真空罐12前的調(diào)節(jié)閥11用于急速調(diào)節(jié)。直徑為φ400的真空罐12是用于穩(wěn)定背壓Pb的作用。為了減少振動(dòng)，泵與罐之間用軟管13連接。實(shí)驗(yàn)中需測(cè)量4個(gè)變量：（1）測(cè)壓探針7上測(cè)壓孔的水平位置x。（2）氣流沿噴管軸線x截面上的壓力Px；（3）背壓Pb；（4）流量。這4個(gè)變量可分別用位移指針的位置x，真空表8上的讀數(shù)P5。背壓真空表10上的讀數(shù)Pb，及U形管壓差計(jì)4上的讀數(shù)△P測(cè)得。特別需要注意的是P5和P6是真空度，計(jì)算和繪制曲線時(shí)要換算成絕對(duì)壓力。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、用座標(biāo)校準(zhǔn)器調(diào)準(zhǔn)“位移座標(biāo)”的基準(zhǔn)位置。然后小心地裝上要求實(shí)驗(yàn)的噴管。（注意：不要碰壞測(cè)壓探針）打開(kāi)調(diào)壓閥11。2、檢查真空泵的油位，打開(kāi)冷卻水閥門，用手輪轉(zhuǎn)動(dòng)飛輪1-2圈，檢查一切正常后，啟動(dòng)真空泵。3、全開(kāi)罐后調(diào)節(jié)閥11，用罐前調(diào)節(jié)閥11′調(diào)節(jié)背壓Pb至一定值。搖動(dòng)手輪9使測(cè)壓孔位置x自噴管進(jìn)口緩慢向出移動(dòng)。每隔5mm—停，記下真空表8上的讀數(shù)（真空度）。這樣將測(cè)得對(duì)應(yīng)于某一背壓下的一條Px/P14、再用罐前調(diào)節(jié)閥11′逐次調(diào)節(jié)背壓Pb，為設(shè)定的背壓值。在各個(gè)背壓值下，重復(fù)上述搖動(dòng)手輪9的操作過(guò)程，而得到一組在不同背壓下的壓力曲線Px/P1—X，（如圖4，圖6所示）。qm×103[xg/s]圖4漸縮噴管壓力曲線5、搖動(dòng)手輪9，使測(cè)壓孔的位置x位于噴管出口外30-40mm處。此時(shí)真空表8上的讀數(shù)為背壓Pb6、全開(kāi)罐后調(diào)節(jié)閥11，用罐前調(diào)節(jié)閥11’調(diào)節(jié)背壓Pb，使它由全關(guān)狀態(tài)逐漸慢開(kāi)啟。隨背壓Pb降低（真空度升高），流量qm逐漸增大，當(dāng)背壓降至某一定值（漸縮噴管為Pc，縮放噴管為Pf）時(shí)，流量達(dá)到最大值qm,max，以后將不隨Pb的降低而改變。7、用罐前調(diào)節(jié)閥11’重復(fù)上述過(guò)程，調(diào)節(jié)背壓Pb，每變化50mmHg一停，記下真空表10上的背壓讀數(shù)和U形管壓力計(jì)4上的壓差△P（mmH2O）讀數(shù)（低真空時(shí)，流量變化大，可取20mmHg；高真空時(shí)，流量變化小，可取10mmHg間隔）將讀數(shù)換算成壓力比Pb/P1和流量在座標(biāo)紙上繪出流量曲線（如圖5、圖7所示）。圖6縮放噴管壓力曲線圖5漸縮噴管流量曲線（當(dāng)℃）圖7孔板流量計(jì)曲線8、在實(shí)驗(yàn)結(jié)束階段真空泵停機(jī)前，打開(kāi)罐調(diào)節(jié)閥11’，關(guān)閉罐后調(diào)節(jié)閥11，使罐內(nèi)充報(bào)導(dǎo)。當(dāng)關(guān)閉真空泵后，立即打開(kāi)罐后調(diào)節(jié)閥11，使真空泵充氣。以防止真空泵回油。最后關(guān)閉冷卻水閥門。五、數(shù)據(jù)記錄與整理實(shí)驗(yàn)中應(yīng)認(rèn)真做好原始數(shù)據(jù)記錄（包括：室溫ts，大氣壓Pa及實(shí)驗(yàn)日期）如發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)較大誤差，應(yīng)仔細(xì)分析查找原因。在整理時(shí)，由于各種實(shí)驗(yàn)曲線都是以壓力比（Pa<P1，Pb<P1）作座標(biāo)，因此必須將壓力換算為相同單位進(jìn)行計(jì)算。建議所有數(shù)據(jù)如下兩種形式的表格中。六、思考題（實(shí)驗(yàn)結(jié)果部分，結(jié)合圖表回答）1、漸縮噴管出口截面壓力（）低于臨界壓力；縮放噴管出口截面壓力（）低于臨界壓力；(a)有可能(b)不可能2、當(dāng)背壓低于臨界壓力時(shí)漸縮噴管內(nèi)氣體（）充分膨脹漸放噴管內(nèi)氣體（）充分膨脹(a)有可能(b)不可能3、當(dāng)背壓低于臨界壓力時(shí)，縮放噴管喉部壓力（）充分膨脹(a)一定(b)不一定4、當(dāng)背壓低于臨界壓力時(shí)，縮放噴管喉部壓力（）臨界壓力縮放噴管出口截面壓力（）背壓漸縮噴管出口截面壓力（）背壓當(dāng)背壓高于臨界壓力時(shí)，漸縮噴管出口截面壓力（）背壓(a)高于(b)低于(c)等于(d)等于或高于5、當(dāng)Pb/P1>0.528時(shí)，流經(jīng)漸縮噴管的氣體流量隨背壓降低而（）流經(jīng)縮放噴管的氣體流速隨背壓降低而（）當(dāng)Pb/P1<0.528時(shí)，流經(jīng)漸縮噴管的氣體流量隨背壓降低而（）流經(jīng)漸縮噴管的氣體流速隨背壓降低而（）6、當(dāng)Pb/P1等于多少時(shí)，流經(jīng)漸縮噴管的流量最大？實(shí)測(cè)值和理論值有何差異？7、為什么Pb/P1<0.528時(shí)流經(jīng)漸縮、縮放噴管的氣體流量不隨背壓降低而增加？漸縮噴管流量測(cè)量原始記錄及數(shù)據(jù)處理編號(hào)：No1m2背壓壓差進(jìn)口壓力壓力比膨脹系數(shù)實(shí)測(cè)流量理論流量相對(duì)誤差PbvPb△HP1Pb/P1mSmL%MPaMPammH2OMPag/s縮放噴管流量測(cè)量原始記錄及數(shù)據(jù)處理編號(hào)：No2m2背壓壓差進(jìn)口壓力壓力比膨脹系數(shù)實(shí)測(cè)流量理論流量相對(duì)誤差PbvPb△HP1Pb/P1mSmL%MPaMPammH2OMPag/s實(shí)驗(yàn)三空氣在噴管中流動(dòng)性能測(cè)定實(shí)驗(yàn)記錄實(shí)驗(yàn)時(shí)間：班號(hào)：姓名：同組人：m2漸縮噴管流量測(cè)量原始記錄及數(shù)據(jù)處理表背壓壓差進(jìn)口壓力壓力比膨脹系數(shù)實(shí)測(cè)流量理論流量相對(duì)誤差PbvPb△HP1Pb/P1mSmL%MPaMPammH2OMPag/s實(shí)驗(yàn)三空氣在噴管中流動(dòng)性能測(cè)定實(shí)驗(yàn)記錄實(shí)驗(yàn)時(shí)間：班號(hào)：姓名：同組人：m2縮放噴管流量測(cè)量原始記錄及數(shù)據(jù)處理背壓壓差進(jìn)口壓力壓力比膨脹系數(shù)實(shí)測(cè)流量理論流量相對(duì)誤差PbvPb△HP1Pb/P1mSmL%MPaMPammH2OMPag/s氣體物理參數(shù)綜合測(cè)定（一）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)一、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)概念的認(rèn)識(shí)；2、增加對(duì)課堂所講的工質(zhì)熱力狀態(tài)、凝結(jié)、汽化、飽和狀態(tài)等基本概念的理解；3、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；4、學(xué)會(huì)活塞式壓力計(jì)、恒溫器等熱工儀器的正確使用方法。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置由壓力臺(tái)、恒溫器和實(shí)驗(yàn)臺(tái)本體及其防護(hù)罩等三大部分組成實(shí)驗(yàn)臺(tái)本體1.高壓容器2.玻璃杯3.壓力機(jī)4.水銀5.密封填料6.填料壓蓋7.恒溫水套8.承壓玻璃杯9.CO2空間10.溫度計(jì)三、實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)工質(zhì)二氧化碳的壓力值，由裝在壓力臺(tái)上的壓力表讀出。溫度由實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的溫度顯示表讀出。比容首先由承壓玻璃管內(nèi)二氧化碳柱的高度來(lái)測(cè)量，而后再根據(jù)承壓玻璃管內(nèi)徑截面不變等條件來(lái)?yè)Q算得出。a）已知CO2液體在20℃，9.8MPa時(shí)的比容（20℃，9.8Mpa）=0.00117mb）實(shí)際測(cè)定實(shí)驗(yàn)臺(tái)在20℃，9.8Mpa時(shí)的CO2液柱高度Δh0c）∵（20℃，9.8Mpa）=∴式中：K——即為玻璃管內(nèi)CO2的質(zhì)面比常數(shù)所以，任意溫度、壓力下CO2的比容為：（m3/kg）式中：Δh=h-h0h——任意溫度、壓力下水銀柱高度h0——承壓玻璃管內(nèi)徑頂端刻度四、實(shí)驗(yàn)步驟1、關(guān)壓力表及其進(jìn)入本體油路的兩個(gè)閥門，開(kāi)啟壓力臺(tái)油杯上的進(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，然后開(kāi)啟壓力表和進(jìn)入本體油路的兩個(gè)閥門。搖進(jìn)活塞螺桿，使本體充油。如此交復(fù)，直至壓力表上有壓力讀數(shù)為止。2、把水注入恒溫器內(nèi)，至離蓋30～50mm。檢查并接通電路，啟動(dòng)水泵，調(diào)節(jié)溫度旋扭設(shè)置所要調(diào)定的溫度。3、測(cè)定低于臨界溫度t=20℃（1）將恒溫器調(diào)定在t=20℃（2）壓力從4.41Mpa開(kāi)始，當(dāng)玻璃管內(nèi)水銀柱升起來(lái)后，應(yīng)足夠緩慢地?fù)u進(jìn)活塞螺桿，以保證等溫條件。否則，將來(lái)不及平衡，使讀數(shù)不準(zhǔn)；（3）按照適當(dāng)?shù)膲毫﹂g隔取h值，直至壓力p=9.8MPa；（4）注意加壓后CO2的變化，特別是注意飽和壓力和飽和溫度之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系以及液化、汽化等現(xiàn)象。將測(cè)得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及觀察到的現(xiàn)象填入表1。4、測(cè)定臨界參數(shù)，并觀察臨界現(xiàn)象。（1）按上述方法和步驟測(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c，并將數(shù)據(jù)填入表1；（2）、觀察臨界現(xiàn)象a）整體相變現(xiàn)象：由于在臨界點(diǎn)時(shí)，汽化潛熱等于零，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)變不是象臨界溫度以下時(shí)那樣逐漸積累，需要一定的時(shí)間，表現(xiàn)為漸變過(guò)程，而這時(shí)當(dāng)壓力稍有變化時(shí)，汽、液是以突變的形式相互轉(zhuǎn)化。b）汽、液兩相模糊不清的現(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。下面就來(lái)用實(shí)驗(yàn)證明這個(gè)結(jié)論。因?yàn)檫@時(shí)處于臨界溫度，如果按等溫線過(guò)程進(jìn)行，使CO2壓縮或膨脹，那么，管內(nèi)是什么也看不到的?，F(xiàn)在，我們按絕熱過(guò)程來(lái)進(jìn)行，首先在壓力等于7.64Mpa附近，突然降壓，CO2狀態(tài)點(diǎn)由等溫線沿絕熱線降到液區(qū)，管內(nèi)CO2出現(xiàn)明顯的液面。這就是說(shuō)，如果這時(shí)管內(nèi)的CO2是氣體的話，那么，這種氣體離液區(qū)很接近，可以說(shuō)是接近液態(tài)的氣體；當(dāng)我們?cè)谂蛎浿螅蝗粔嚎sCO2時(shí)，這個(gè)液面又立即消失了。這就告訴我們，這時(shí)CO2液體離氣區(qū)也是非常接近的，可以說(shuō)是接近氣態(tài)的液體。既然，此時(shí)的CO2既接近氣態(tài)，又接近液態(tài)，所以能處于臨界點(diǎn)附近?？梢赃@樣說(shuō)：臨界狀態(tài)究竟如何，就是飽和汽、液分不清。這就是臨界點(diǎn)附近，飽和汽、液模糊不清的現(xiàn)象。5、測(cè)定高于臨界溫度t=50五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果處理和分析表1t=20t=31.1℃（臨界）t=50p(Mpa)Δhv=Δh/K現(xiàn)象p(Mpa)Δhv=Δh/K現(xiàn)象p(Mpa)Δhv=Δh/K現(xiàn)象進(jìn)行等溫線實(shí)驗(yàn)所需時(shí)間分鐘分鐘分鐘圖三標(biāo)準(zhǔn)曲線1、按表1的數(shù)據(jù)，如圖三在p-v坐標(biāo)系中畫出三條等溫線。2、將實(shí)驗(yàn)測(cè)得的等溫線與圖三所示的標(biāo)準(zhǔn)等溫線比較，并分析它們之間的差異及原因。3、將實(shí)驗(yàn)測(cè)得的飽和溫度和飽和壓力的對(duì)應(yīng)值與書中的曲線相比較。4、將實(shí)驗(yàn)測(cè)定的臨界比容c與理論計(jì)算值一并填入表2，并分析它們之間的差異及其原因。臨界比容Vc[m3/Kg]表2標(biāo)準(zhǔn)值實(shí)驗(yàn)值Vc=RTc/PcVc=3/8RT/Pc0.00216（二）飽和蒸汽觀測(cè)及P－T關(guān)系測(cè)定實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、通過(guò)觀察飽和蒸汽壓力和溫度變化的關(guān)系，加深對(duì)飽和狀態(tài)的理解，從而樹(shù)立液體溫度達(dá)到對(duì)應(yīng)于液面壓力的飽和溫度時(shí)，沸騰便會(huì)發(fā)生的基本概念；2、通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的整理，掌握飽和蒸汽 P—T關(guān)系圖表的編制方法；3、學(xué)會(huì)溫度計(jì)、壓力表、調(diào)壓器和大氣壓力計(jì)等儀表的使用方法；4、能觀察到小容積和金屬表面很光滑（汽化核心很小）的飽態(tài)沸騰現(xiàn)象。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備圖1實(shí)驗(yàn)設(shè)備簡(jiǎn)圖1.壓力表（－0.1～0～1.5Ma）2.排氣閥3.緩沖器4.可視玻璃及蒸汽發(fā)生器5.電源開(kāi)關(guān)6.電功率調(diào)節(jié)7.溫度計(jì)（100～250℃）8.可控?cái)?shù)顯溫度儀9.電流表三、實(shí)驗(yàn)方法與步驟1、熟悉實(shí)驗(yàn)裝置及使用儀表的工作原理和性能；2、將電功率調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)至電流表零位，然后接通電源；3、調(diào)節(jié)電功率調(diào)節(jié)器，并緩慢逐漸加大電流，待蒸汽壓力升至一定值時(shí)，將電流降低0.2安培左右保溫，待工況穩(wěn)定后迅速記錄下水蒸氣的壓力和溫度。重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，在0～1.0Ma（表壓）范圍內(nèi)實(shí)驗(yàn)不少于6次，且實(shí)驗(yàn)點(diǎn)應(yīng)盡量分布均勻；4、實(shí)驗(yàn)完畢后，將調(diào)壓指針旋回零位，并斷開(kāi)電源；5、記錄室溫和大氣壓力。四、數(shù)據(jù)記錄和整理1、記錄和計(jì)算：實(shí)驗(yàn)次數(shù)飽和壓力[Ma]飽和溫度[℃]誤差備注壓力表讀值P’大氣壓力B絕對(duì)壓力P=P’+B溫度計(jì)讀值t’理論值t[℃][%]1234562、繪制P—t關(guān)系曲線：將實(shí)驗(yàn)結(jié)果點(diǎn)在坐標(biāo)上，清除偏離點(diǎn)，繪制曲線。圖2飽和水蒸氣壓力和溫度的關(guān)系曲線3、總結(jié)經(jīng)驗(yàn)公式：將實(shí)驗(yàn)曲線繪制在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上，則基本呈一直線，故飽和水蒸氣壓力和溫度的關(guān)系可近似整理成下列經(jīng)驗(yàn)公式：圖3飽和水蒸氣壓力和溫度的關(guān)系對(duì)數(shù)坐標(biāo)曲線五、注意事項(xiàng)1、實(shí)驗(yàn)裝置使用壓力為1.0Ma（表壓），切不可超壓操作。實(shí)驗(yàn)二二氧化碳臨界狀態(tài)觀測(cè)及P--t關(guān)系測(cè)定實(shí)驗(yàn)記錄實(shí)驗(yàn)時(shí)間：班號(hào)：姓名：同組人：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及整理表T=20℃k=T=31.1℃k=T=50℃k=PMPammH2O現(xiàn)象PMPammH2O現(xiàn)象PMPammH2O現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)時(shí)間實(shí)驗(yàn)時(shí)間實(shí)驗(yàn)時(shí)間實(shí)驗(yàn)四二氧化碳飽和溫度、飽和壓力關(guān)系測(cè)定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、觀察二氧化碳的相變過(guò)程，增強(qiáng)相變過(guò)程的感性認(rèn)識(shí)；2、強(qiáng)化對(duì)克勞修斯—克拉貝隆方程的理解；3、學(xué)生自己擬定實(shí)驗(yàn)方案并完成實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)其獨(dú)力進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的能力。二、實(shí)驗(yàn)要求純物質(zhì)在進(jìn)行相變時(shí)，飽和溫度與飽和壓力之間具有確定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，飽和壓力是飽和溫度的單值函數(shù)。請(qǐng)利用實(shí)驗(yàn)二的實(shí)驗(yàn)臺(tái)，自己擬定實(shí)驗(yàn)方案，測(cè)定二氧化碳對(duì)應(yīng)飽和溫度下的飽和壓力數(shù)值，利用最小二乘法原理回歸函數(shù)關(guān)系式，并利用克勞修斯—克拉貝隆方程計(jì)算二氧化碳在25度時(shí)的氣化潛熱。（三）氣體定壓比熱測(cè)定實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握氣體