工程热力学实验报告

工程热力学实验1实验一二氧化碳临界现象观测及p-υ-t

关系实验

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．加深对课堂所讲的工质的热力状态、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际气体状态变化规律方法和技巧。4．学会活塞式压力计、恒温器等部分热工仪器的正确方法。2二．实验原理纯物质的临界点表示汽液二相平衡共存的最高温度（TC）和最高压力点（PC）。纯物所处的温度高于TC，则不存在液相；压力高于PC，则不存在汽相；同时高于TC

和PC，则为超临界区。本实验测量T<TC，T=TC和T>TC

三种温度条件下等温线。其中T＞TC

等温线，为一光滑曲线；T=TC

等温线，在临界压力附近有一水平拐点，并出现汽液不分现象；T<TC等温线，分为三段，中间一水平段为汽液共存区。对纯流体处于平衡态时，其状态参数P、V和T存在以下关系：

F(P,V,T)=0或V=f(P,T)

3由相律，纯流体，在单相区，自由度为2，当温度一定时，体积随压力而变化；在二相区，自由度为1，温度一定时，压力一定，仅体积发生变化。本实验就是利用定温的方法测定CO2的P和V之间的关系，获得CO2的P-V-T数据4三．实验装置

整个实验装备由压力台，恒温器和试验本体及其防护罩三大部分组。51．按图装好试验设备。2．接通恒温浴电源，调节恒温水到所要求的实验温度（以恒温水套内精密温度计为准）。3．加压前的准备——抽油充油操作（1）关闭压力表下部阀门和进入本体油路的阀门，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。此时压力台上油筒中抽满了油。（3）先关闭油杯的进油阀，然后开启压力表下部阀门和进入本体油路的阀门。（4）摇进活塞杆，使本体充油。直至压力表上有压力读数显示，毛细管下部出现水银为止。三．实验步骤

6（5）如活塞杆已摇进到头，压力表上还无压力读数显示，毛细管下部未出现水银，则重复（1）--（4）步骤。（6）再次检查油杯的进油阀是否关闭，压力表及其进入本体油路的二个阀门是否开启。温度是否达到所要求的实验温度。如条件均已调定，则可进行实验测定。4．测定承压玻璃管(毛细管)内CO2的质面比常数K值由于承压玻璃管(毛细管)内的CO2质量不便测量，承压玻璃管(毛细管)内径（截面积）不易测准。本实验用间接方法确定CO2的比容。假定承压玻璃管(毛细管)内径均匀一致，CO2比容和高度成正比。具体方法如下：（1）由文献，纯CO2液体在25℃，7.8MPa时，比容V=0.00124m3/kg；7（2）实验测定本装置在25℃，7.8MPa（注意：绝对压力=表压+大气压，表压大约为7.7MPa）时，CO2柱高度为Δh=h'−h0。式中，ho—承压玻璃管(毛细管)内径顶端的刻度（酌情扣除尖部长度），h’—25℃，7.8MPa下水银柱上端液面刻度。（注意玻璃水套上刻度的标记方法）（3）由25℃，7.8MPa下CO2比容：又如Δh为测量温度压力下CO2柱高度，则此温度压力下CO2比容，85．测定低于临界温度下的等温线（T=25℃）（1）将恒温水套温度调至T=25℃，并保持恒定。（2）逐渐增加压力，压力为4.0MPa左右（毛细管下部出现水银面）开始读取相应水银柱上端液面刻度，记录第一个数据点。读取数据前，一定要有足够的平衡时间，保证温度、压力和水银柱高度恒定。（3）提高压力约0.3MPa，达到平衡时，读取相应水银柱上端液面刻度，记录第二个数据点。注意加压时，应足够缓慢的摇进活塞杆，以保证定温条件，水银柱高度应稳定在一定数值，不发生波动时，再读数。（4）按压力间隔0.3MPa左右，逐次提高压力，测量第三、第四……数据点，当出现第一小滴CO2液体时，则适当降低压力，平衡一段时间，使CO2温度和压力恒定，以准确读出恰出现第一小液滴CO2时的压力。9（5）注意此阶段，压力改变后CO2状态的变化，特别是测准出现第一小滴CO2液体时的压力和相应水银柱高度及最后一个CO2小汽泡刚消失时的压力和相应水银柱高度。此二点压力改变应很小，要交替进行升压和降压操作，压力应按出现第一小滴CO2液体和最后一个CO2小汽泡刚消失的具体条件进行调整。（6）当CO2全部液化后，继续按压力间隔0.3MPa左右升压，直到压力达到8.0MPa

为止（承压玻璃管最大压力应小于8.0MPa）。106．测定临界等温线和临界参数，观察临界现象（1）将恒温水套温度调至T=31.1℃，按上述5的方法和步骤测出临界等温线，注意在曲线的拐点（P=7.376MPa）附近，应缓慢调整压力（调压间隔可为0.05MPa），以较准确的确定临界压力和临界比容，较准确的描绘出临界等温线上的拐点。（2）观察临界现象a.临界乳光现象保持临界温度不变,摇进活塞杆使压力升至Pc附近处,然后突然摇退活塞杆(注意勿使试验台本体晃动)降压,在此瞬间玻璃管内将出现圆锥型的乳白色的闪光现象,这就是临界乳光现象。这是由于CO2分子受重力场作用沿高度分布不均和光的散射所造成的。可以反复几次观察这个现象。11b.整体相变现象临界点附近时，汽化热接近于零，饱和蒸汽线与饱和液体线接近合于一点。此时汽液的相互转变不象临界温度以下时那样逐渐积累，需要一定的时间，表现为一个渐变过程；而是当压力稍有变化时，汽液是以突变的形式相互转化。c.汽液二相模糊不清现象处于临界点附近的CO2具有共同的参数（P，V，T），不能区别此时CO2是汽态还是液态。先调节压力处于7.4MPa临界压力）附近，突然降压（由于压力很快下降，毛细管内的CO2未能与外界进行充分的热交换，其温度下降），CO2状态点不是沿等温线，而是沿绝热线降到二相区，管内CO2出现了明显的液面。这就是说，如果这时管内CO2是气体的话，那么，这种气体离液相区很近，是接近液态的气体；当膨胀之后，突然压缩CO2时，这液面又立即消失了。12这就告诉我们，这时CO2液体离汽相区也很近，是接近气态的液体。这时CO2既接近气态，又接近液态，所以只能是处于临界点附近。临界状态流体是一种汽液不分的流体。这就是临界点附近汽液二相模糊不清现象。7．测定高于临界温度的等温线（T=35℃）将恒温水套温度调至T=35℃，按上述5相同的方法和步骤进行。13实验一气体定压比热容测定实验

一．实验目的

1.了解气体比热测定装置的基本原理和构思。

2.熟悉本实验中测温、测压、测热、测流量的方法。

3.掌握由基本数据计算出比热值和比热公式的方法。

4.分析本实验产生误差的原因及减小误差的可能途径。14二．实验原理在0-300℃之间，空气真实定压比热与温度之间进似地有线性关系：则温度由t1至t2的过程中所需要的热量可表示为：平均定压比热容则可表示为：若以（t1+t2）/2为横坐标，为纵坐标,则可根据不同温度范围的平均比热确定截距a和斜率b,从而得出比热随温度变化的计算式。15大气撤是含溉有水鸭蒸气地的湿花空气读。当临湿空牲气气选流由汪温度t1加热爪到t2时，厚其中随水蒸霉气的赌吸热清量可涝用式费下式芝计算旱：则干典空气朱的平什均定纠压比馒热容疮由下勤式确连定：16三.实验出设备1．整绍个实霉验装笨置由也风机加，流梢量计具，比娱热仪夺本体报，电辽功率复调节损及测夹量系削统共权四部射分组狂成，圆如图惨一所拴示。2．比女热仪街本体互如图殃二所印示。垫由内诵壁镀读银的妄多层更杜瓦陵瓶2、进未口温炕度计1和出风口温冒度计8（铂办电阻霜温度识计或喇精度卡较高段的水建银温偿度计益）电贩加热案器3和均气流网4，绝短缘垫5，旋先流片6和混摸流网7组成薄。气再体自盆进口悲管引鱼入，堆进口肢温度铺计1测量柳其初惹始温粒度，连离开末电加授热器纹的气烛体经哄均流械网4均流赴均温图，出伙口温世度计8测量狼加热锻终了殊温度践，后青被引丧出。挽该比茄热仪头可测30得0℃以下气体弊的定辣压比剖热。图二17四．威实验须方法妙及数修据处葛理1．接钩通电劳源及品测量敲仪表插，选它择所档需的帆出口击温度曾计插唇入混拐流网宇的凹府槽中欲。2．摘喜下流成量计鼻上的达温度柔计，死开动刃风机优，调桥节节邮流阀链，使回流量淋保持睁在额叉定值宝附近排。3．将友温度纯计插闹回流坟量计萝，调雹节流鼻量，奖使它械保持拼在额情定值斧附近仗。逐级渐提扯高电亚压，礼使出渠口温谋度升手高至聋预计吴温度[可以北根据惑下式者预先丈估计好所需徒电功博率：W≈1勤2Δt/τ。式鄙中W为电暖功率胞（瓦楼）；Δt为进肃出口伸温度尸差（轻℃）爱；τ为每范流过10升空约气所挖需时貌间（散秒）]。184．待屿出口醒温度戏稳定虚后（捆出口努温度溜在10分钟玩之内劳无变起化或经有微浩小起法伏，奖即可屯视为泰稳定沟），礼读出或下列丘数据轮：每10升气取体通南过流惨量计侵所需夜时间笑（τ，秒极）；毒比热接仪进锁口温倍度（t1,拴℃）和显出口恭温度眨（t2,重℃）；模当时吹大气负压力峰（B，毫航米汞谁柱）室和流怖量计接出口冤处的节表压露（Δh，毫米垫水柱乏）；悄电热砌器的猜电压鞠（V，伏英）和直电流耀（I，毫垄安）去。5．据笨流量坡计出鸦口空州气的冶干球震温度孤和湿蚕球温养度，用从湿窃空气何的焓曲湿图钱查出符含湿暮量（d，克/公斤卵干症空气辫）,并计惠算出千水蒸黎汽的练容积尘成分棉。6．电融热器乎消耗陵的功姐率可锁由电谣压和误电流拢的乘招积计右算，度但要立考虑范电表钥的内烧耗。栗如果灶伏特熊表和足毫安锣表采得用图沫一所街示的蝴接法饭，则价应扣血除毫存安表蔑的内竭耗。叫设毫恶安表础的内鲜阻为Rm骑A欧，骑则可冬得电升热器愁单位秆时间让放出挪的热桨量为Qp’。7．水欠蒸气亿和干姐空气跌质量妥流量琴的计距算，梯可按笨理想馋气体午处理占。19五．景注意尽事项1．切勿划在无越空气级流通包过的肺情况奇下使孤用电禽加热惑器工作就，以昨免引府起局芝部过寻热而炊损坏辫比热易仪。2．电血加热打器输值入电悟压不得谅超过22言0V，气塑体出殊口温裁度不得绝超