3蘭州交通大學(xué)二氧化碳P－V－t試驗(yàn)指導(dǎo)書指導(dǎo)教師：環(huán)境與市政工程學(xué)院暖通試驗(yàn)室二Ｏ一Ｏ年六月試驗(yàn)一P－V－t一、試驗(yàn)?zāi)康牧私釩O臨界狀態(tài)觀測方法，增加對臨界狀態(tài)概念的感性生疏。2加深對課堂所講的公質(zhì)熱力狀態(tài)、分散、汽化、飽和狀態(tài)等根本概念的理解。把握CO的P-V-T2學(xué)會活塞式壓力計(jì)，恒溫器等熱工儀器的正確使用方法。二、試驗(yàn)內(nèi)容測定CO的P-V-T關(guān)系。在P-V坐標(biāo)系中繪出低于臨界溫度t=2℃，臨界溫度t=31.℃〕和高2〔t=50℃〕3測定CO〔t=2527℃〕4中的ts-Ps2曲線比較。觀測臨界狀態(tài)(1)臨界狀態(tài)四周氣液兩相模糊的現(xiàn)象(2)汽液整體相變現(xiàn)象(3)測定的COtc、c、vc等臨界參數(shù)，并將試驗(yàn)所得的Vc2程理論值相比較，簡述其差異緣由。三、試驗(yàn)設(shè)備及原理整個(gè)試驗(yàn)裝置由壓力臺、恒溫器和試驗(yàn)臺本體及其防護(hù)罩等三局部組成(圖1)。2對簡潔可壓縮熱力系統(tǒng)，當(dāng)工質(zhì)處于平衡狀態(tài)時(shí)，其狀態(tài)參數(shù)P,V,T之間有：F(P,V,T)=0 (１〕或 T=f(P,V)本試驗(yàn)依據(jù)公式(1)，承受定溫方法測定CO2P-V之間的關(guān)系，從而找出CO2P-V-T試驗(yàn)中，由壓力臺送來的壓力油進(jìn)入高壓容器和玻璃杯上半部，迫使水銀進(jìn)入預(yù)先裝了CO2氣體的承壓玻璃管，CO2調(diào)整。試驗(yàn)工質(zhì)二氧化碳的壓力，由裝在壓力臺上的壓力表讀出〔如要提高精度，可由加在活塞轉(zhuǎn)盤上的平衡砝碼讀出，并考慮水銀高度的修正。溫度由插在恒溫水套中的溫度計(jì)讀出。比容首先由承壓玻璃管二氧化談碳柱的高度來測量，而后得依據(jù)承壓玻璃管內(nèi)徑均勻、截面不變等條件換算得出。上密封橡膠塞上定位壓環(huán)上密封橡膠塞上定位壓環(huán)玻璃套件承支管二氧化碳壓縮管水套水出熱電偶橡膠塞上定位橡膠塞壓板水進(jìn)壓緊帽定位套O型密封圈?7O型密封圈?20纖維布墊料油缸蓋銅墊片油缸體壓力管汞油座圈水溫測點(diǎn)恒溫水槽壓力計(jì)圖一 試驗(yàn)臺系統(tǒng)圖圖二試驗(yàn)裝置簡圖四、試驗(yàn)步驟(一)恒溫器預(yù)備及溫度調(diào)整1裝好試驗(yàn)設(shè)備，并開啟試驗(yàn)臺本體上的白色燈。將蒸餾水注入恒溫器內(nèi)，留意離蓋30－50mm，檢查并接通電路，開動(dòng)水泵，使水循環(huán)流淌。設(shè)定調(diào)溫器掌握溫度。旋轉(zhuǎn)電接點(diǎn)溫度計(jì)頂端帽形磁鐵,并用橫向螺釘緊鎖，以防轉(zhuǎn)動(dòng)。視水溫狀況，開、關(guān)加熱器，當(dāng)水溫未到達(dá)預(yù)先調(diào)定的溫度時(shí)，恒溫器的指示燈是亮的，當(dāng)指示燈時(shí)亮?xí)r滅時(shí)，說明溫度已到達(dá)所需恒溫。觀看玻璃水套上的溫度計(jì)，假設(shè)其讀數(shù)與恒溫器上的溫度計(jì)及電接點(diǎn)溫度計(jì)標(biāo)定的溫度全都時(shí)〔或基本全都，則可〔近似〕認(rèn)為承壓玻璃管內(nèi)的CO的溫度處于所標(biāo)定的溫度。2當(dāng)需要轉(zhuǎn)變試驗(yàn)溫度時(shí)，重復(fù)〔3〕－〔6〕步驟即可。(二)加壓前的預(yù)備由于壓力臺的油缸容量比主容器容量小，需要屢次從油杯里抽油，再向主容器充油，才能在壓力表上顯示壓力讀數(shù)。壓力臺抽油，充油的操作過程格外重要，假設(shè)操作失調(diào)，不但加不上壓力，還會損壞試驗(yàn)設(shè)備。所以，務(wù)必認(rèn)真把握，其步驟如下：關(guān)壓力表及其進(jìn)入本體油路的兩個(gè)閥門，開啟壓力臺上的油杯的進(jìn)油閥。搖退壓力臺上的活塞螺桿，直至螺桿全部退出，此時(shí)，壓力臺油缸中抽滿了油。先關(guān)閉油杯閥門，然后開啟壓力表和進(jìn)入本體油路的兩個(gè)閥門。搖動(dòng)活塞螺桿，使本體充油，如此反復(fù)，直至壓力表上有壓力讀數(shù)為止。再次檢查抽油杯閥門是否關(guān)好，壓力表及本體油路閥門是否開啟。假設(shè)均已調(diào)定后即可進(jìn)展試驗(yàn)。(三)記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄試驗(yàn)所用儀器、儀表名稱、型號、規(guī)格、量程、精度。記錄室溫、大氣壓、試驗(yàn)環(huán)境狀況等。測定承壓玻璃管內(nèi)CO的質(zhì)面比常數(shù)k2由于充進(jìn)承壓玻璃管內(nèi)的CO質(zhì)量不便測量，而玻璃管內(nèi)徑或截面積〔A〕又不易測定，因而試驗(yàn)中承受間2接方法來確定CO的比容，認(rèn)為COhv與其高度是始終線性關(guān)系。具體方法如下：c)∵2

0.00117m3/KgmCO2

液體在20℃，9.8MPa時(shí)的比容v〔20℃，9.8MPa〕=0.00117m3/kg20℃，9.8MPa時(shí)的CO2ho(m〔留意玻璃水套上刻度的標(biāo)記方法〕m △ho2v〔29.8M=h·A/m=./g2∴m/A△h/0.001/)K 即為玻璃管內(nèi)CO2所以，任意溫度、壓力下CO2v

(m/Kg)m K 3A式中：△h=h-hoho—承壓玻璃管內(nèi)徑頂端刻度測定低于臨界溫度t=20℃時(shí)的定溫線將恒溫器調(diào)定在t=20℃，并保持恒溫壓力從4.41MPa開頭，當(dāng)玻璃管內(nèi)水銀升起來后，將足夠緩慢地進(jìn)活塞螺桿，以保證定溫條件。否則，將來不及平衡，使讀數(shù)不準(zhǔn)。依據(jù)適當(dāng)?shù)貕毫﹂g隔取h值，直至壓力P＝9.8MPa。留意加壓后CO2的變化，特別是留意飽和壓力和飽和溫度之間的對應(yīng)關(guān)系以及液化、汽化等現(xiàn)象。要將測得的試驗(yàn)數(shù)據(jù)及觀看到的試驗(yàn)現(xiàn)象一并填入表1。測定t=25℃,t=27℃時(shí)其飽和溫度和飽和壓力的對應(yīng)關(guān)系。6、測定臨界等溫線和臨界參數(shù)，并觀看臨界現(xiàn)象。按上述方法和步驟測出臨界等溫線，并在該曲線的拐點(diǎn)處找出臨界壓力PcVc1。觀看臨界現(xiàn)象整體相變現(xiàn)象互轉(zhuǎn)變不是象臨界溫度以下時(shí)那樣漸漸積存，需要肯定的時(shí)間，表現(xiàn)為漸變過程，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。汽、液兩相模糊不清現(xiàn)象CO2〔P，V，t〕CO2說它是氣體，那么，這個(gè)氣體是接近液態(tài)的氣體；假設(shè)說它是液體,那么,這個(gè)液體又是接近氣態(tài)的液體。下面，就來用試驗(yàn)證明這個(gè)結(jié)論。由于這時(shí)是處于臨界溫度下，假設(shè)按等溫CO27.64Mpa，CO2CO2CO2CO2CO2CO27、測定高于臨界溫度t=50℃時(shí)的等溫線。將數(shù)據(jù)填入原始記錄表1。t=20℃t=31.1℃〔臨界〕t=50℃t=20℃t=31.1℃〔臨界〕t=50℃P〔Mpa〕△hV=現(xiàn)象P〔Mpa〕△hV=現(xiàn)象P〔Mpa〕△hV=現(xiàn)象進(jìn)展等溫線試驗(yàn)所需時(shí)間分鐘分鐘分鐘五、試驗(yàn)結(jié)果處理與分析1的數(shù)據(jù)，在P-V將試驗(yàn)測得到的等溫線與圖3的標(biāo)準(zhǔn)等溫線比較，并分析它們之間的差異及緣由。將試驗(yàn)測得的飽和溫度與飽和壓力的對應(yīng)值與圖4ts-Ps標(biāo)準(zhǔn)值0.00216試驗(yàn)值Vc＝RT/PcVc=3/8RT/Pc將試驗(yàn)測定的臨界比容vc與理論計(jì)算值均填入表2，并分析它們之間的差異及緣由。表標(biāo)準(zhǔn)值0.00216試驗(yàn)值Vc＝RT/PcVc=3/8RT/Pc液C液C汽27℃20℃汽液并存510℃力

8.827.846.865.884.903.922.940 0.0010.00216 0.