二氧化碳PVT曲线测定实验.docx

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1、二氧化碳PVT曲线测定实验一、实验目的1、了解C02临界状态的观测方法，增加对临界状态概念的认识；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C02的pvt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、实验设备整个实验装置由压力台、超级恒温水浴和实验台本体及其防护罩等三大部分组成.实验中，压力台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C02气体的承压玻璃管容器，C02被压缩，其压力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。

2、实验工质二氧化碳的压力值，由装在压力台上的压力表读出。温度由实验台上的温度显示表读出。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。三、实验原理当保持T不变时测定比容与压力的对应数值，可获得到等温线数据，从而可作出P-V图。在低于临界温度时，实际气体的等温线有气液相变的直线段，而理想气体的等温线是正双曲线，任何时候也不会出现直线段。只有在临界温度以上，实际气体的等温线才逐渐接近理想气体的等温线。所以理想气体的理论不能解释实际气体的气液两相转变及临界状态。82的临界压力为Pc=73.87万，临界温度为4=31.在低于临界温度时，等温线出现气液相变

3、的直线段，如图1所示。，=30.9C是恰好能压缩得到液体CO2的最高温度。在临界点附近出现气液分界模糊的现象。本实验采用定温实验的方法来测定CO2的p-v之间关系，从而得出CO2的p-vT关系，并观测其临界现象。9.80288.皆比喜vm3Kg承压玻璃管内CO2质量m不便测量，而玻璃管内径或截面积（八）又不易测准，因而实验中采用间接办法来确定CCh的比容，因为CO2的比容V与其高度是一种线性关系。具体方法如下：a.已知82液体在25,7.8MPa时的比容V(25,7.8Mpa)=0.00124m3kgob.实际测定实验台上在25C,7.8Mpa时的82在容器内所占高度Aho(m)。(注意玻璃管

4、水套上刻度的标记方法)c.VV(25,7.8Mpa)=-=0.00124/伤m式中：A为玻璃管内截面积；m为玻璃管内CO?总质量。0. 00124=Kkg / z72)其中：即为玻璃管内CO2的质量面积比(常数)。所以，任意温度、压力下COz的比容为:w:V=m/AKz=h-h式中h任意温度、压力下水银柱高度。ho承压玻璃管内顶端所处高度。四、实验步骤1.加压前的准备实验过程中，如果压力表指针不动，则打开压力表上的阀门（该阀门平时是“勿动”）因为压力台的油缸容量比容器容量小，需要多次从油杯里抽油，再向主容器充油，才能在压力表显示压力读数。压力台抽油、充油的操作过程非常重要，若操作失误，不但加不

5、上压力，还会损坏实验设备。所以，务必认真掌握，其步骤如下：（1）关压力表及其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。这时，压力台油缸中抽满了油。（3）先关闭油杯阀门，然后开启压力表和进入本体油路的阀门。（4）摇进活塞螺杆，使本体充油。如此反复，直至压力表上达到所要求的压力读数为止。应特别注意以下情况，如螺杆已推进到极限位置，而压力尚未达到所需值，必须再一次抽油加压,此时要严格按以下程序操作，先关油路控制阀与压力表阀；再开油杯进油阀；倒退螺杆抽油至极限位置；然后关闭油杯进油阀，开压力表控制阀与油路控制阀（注意：油路控制阀、压力表阀决不能同时处

6、于开启状态！）,推进螺杆逐渐加压直到所需值。（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。2 .接通电源，并开启实验台上的照明日光灯。3 .开启恒温水浴，设定好所需温度，开启恒温水浴的水泵开关，水从水套的下部进入水套充满水套后从上部流出，使二氧化碳在压缩过程中保持温度衡定。4 .测定低于临界温度t=20C时的定温线。（1）将恒温箱温度设定在t=20C,并保持恒温。（2）压力从5.6Mpa开始，当玻璃管内水银柱升起来后，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。（3）在5.6MPa至7.8MPa之间按照适当的压力间隔保持

7、不同的平衡状态并测取h值。（4）注意加压后CCh的状态变化，特别是注意液化、汽化等现象。要将测得的实验数据及观察到的现象一并填入记录表中。5 .测定饱和温度与饱和压力之间的对应关系。（1）将恒温箱在2030之间选取几个不同的温度点如27,并保持恒温。（2）缓慢地摇进活塞螺杆（以足够保证定温条件），让压力从5.6MPa开始慢慢增加，当玻璃管内水银面上汽态与液态的C02同时存在时，停止摇动活塞螺杆5分钟左右，当压力温度都不再变化时，记录此时的压力与温度。6 .测定临界温度t=3LlC时的定温线。（1）将恒温箱温度设定在t=3LlC,并保持恒温。（2）压力从6Mpa开始，当玻璃管内水银柱升起来后，应

8、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。（3）在6MPa至8MPa之间按照适当的压力间隔保持不同的平衡状态并测取h值。（4）注意加压后C02的状态变化，特别是临界现象（在临界状态附近要多测些数据）。要将测得的实验数据及观察到的现象一并填入记录表中。7 .测定临界参数，并观察临界现象。（1）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。（2）观察临界现象。临界温度指气体能通过加压压缩成液态的最高温度，当温度高于临界温度时,无论加多大的压力也不能使气体液化。理论上C02的临界温度是31.1C,故实验时温度在此附近时，通过不断地加压

9、能在某一个状态点（理论上此时对应的压力为7.52MPa看到水银柱上面出现少许白雾（液化）随后加压白雾消失，无论再怎么加压也不会出现在2530之间所看到的汽液共存现象。8 .测定高于临界温度t=40C时的定温线。（1）将恒温箱温度设定t=40C,并保持恒温。（2）压力从6.4Mpa开始，当玻璃管内水银柱升起来后，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。（3）在6.4MPa至8.05MPa之间按照适当的压力间隔保持不同的平衡状态并测取h值。（4）注意加压后CO2的状态变化，是否还能观察到前面实验所看到的饱和现象与临界现象？要将测得的实验数据及观察到的现象一并填入记录表中。实验结束，管路系统中的油全部抽回油杯中，否则时间长漏油。进气阀1和油杯通气阀2务必全部关闭!五、数据处理这部分内容预习报告先不写力O-承压玻璃管内径顶端刻度儿=mm0=mm/KT=20oCs27t=31.1C(临界)t=35、40P(MPa)mm“xl/现象P(MPa)/mmUXlO3/m3lk现象P(MPa)?/mmI03/mykg现象5.65无现象6现无象6.45无现象5.96.26.656.16.46.856.36.67.056.5汽液共存区6.87.256.77.07.456.97.27.657.17.47.857.37.6现象8.057.57.87.78.0