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1、工程热力学饱和蒸汽温度与压力的关系曲线测量实验实验指导书编制：朱天宇 肖 洪河海大学机电工程学院2004 年 6 月饱和蒸汽温度与压力的关系曲线测量实验实验指导书一、实验目的1、通过观察饱和蒸汽压力和温度变化的关系，加深对饱和状态的理解，从而树立液体温度达到对应于液面压力的饱和温度时，沸腾便会发生的基本概念。2、通过对实验数据的整理，掌握饱和蒸汽压力与温度的关系（p-t关系）图表的编制方法。3、学会温度计、压力表、调压器和大气压力计等仪表的使用方法。4、学会用Microsoft Excel绘制并拟合各种与p-t关系有关的曲线，总结p-t关系经验公式。5、直接观察小容积和金属表面很光滑条件下的泡
2、态沸腾现象。二、实验设备使用图 1 所示的“可视性饱和蒸汽压力和温度关系仪”1.电接点式压力表（-0.101.5MPa） 2排气阀门（注水口）3.水银温度计（0300D4. 缓冲器 5. 测温管（铜管） 6. 蒸汽发生器 7. 蒸馏水 8. 可视玻璃9. 保温棉 10. 电流表 11. 接触式电压调压器图 1 可视性饱和蒸汽压力和温度关系仪三、实验方法与步骤1、实验装置及仪表的工作原理和使用方法（1）电接点式压力表的使用方法本关系仪采用的是电接点式压力表，表面中心设有调节旋纽（黑胶木），用两指旋动旋 纽外缘可以拨动红色指针，此针用于限定蒸汽发生器内压力上限，一般在使用时先拨至压力 计表面的 1
3、MPa 刻度处。用一字形螺丝刀旋转中心的旋钮拨动绿色指针，此指针用于设定某 一压力值，当蒸汽发生器内压力（黑色指针指示）升至该设定的压力值时，两针相撞后进入 保温状态，如此多次将绿色指针分别设置各点压力值，使加热后蒸汽发生器内压力（黑色指 针）到达设定指针压力位置，再观察此时的压力读数所对应温度计读数值。由于实验时温度和压力较高，当黑色指针或绿色指针与红色指针相撞时，仪器随即自动 断开加热电源（处于保温状态），保证安全。（2）温度计的使用方法实验所用温度计采用0300 C的水银温度计，使用时，将温度计插入压力表前面的铜 管中即可。2、实验步骤（1）将温度计插入铜管内；（2）将电接点压力表上红色
4、指针拨至 1MPa；（3）将电压调压器指针调至零位，然后接通电源；（4）将电接点式压力表上绿色指针设定在某一压力值（例如开始时为 0.1MPa）；（5）将电压调压器输出电压旋至（220230） V,电加热器开始加热蒸馏水，蒸汽发生 器内压力（黑色指针）开始缓慢上升；（6）待蒸汽压力升至设定值时，即黑色指针与绿色指针相撞时，将电压调压器降至（2050） V,使加热器处于保温或微加热状态，这时蒸汽发生器内压力（黑色指针）应 基本保持不变；（7）待蒸汽发生器内壁面出现微小气泡时，即进入饱和水状态（温度与饱和蒸汽状态相 等），迅速记录此饱和蒸汽的压力（p和温度（t）。（8） 重复上述步骤（4）（7）实
5、验，在（01.0） MPa （表压）范围内实验不少于6 次，且实验点应尽量分布均匀。3、结束工作将调压器指针旋回能零位，并断开电源，整理好实验仪器。4、记录室温（C）和大气压力（MPa）四、数据记录与整理：1、记录与计算使用表 1纪录实验原始数据。表 1 实验测量参数原始记录表参数123456压力表读数p（MPa）大气压力pb（MPa）绝对压力p=p+pb（MPa）取对数lnp/4温度计读数t （C）取对数lnt标准实验值t （C）误差(t-t)/t X 100%备注室 温 (C)实验中用于计算标准实验值的经验公式为：t=178.7 47其中，t-饱和温度（C）, p -饱和压力（MPa）（绝
6、对压力值）。2、绘制 p-t 关系曲线用Microsoft Excel 2000 （或XP、2003）绘制p-t关系曲线，以p为横坐标（单位MPa）, t为纵坐标（单位C）,如图2所示。饱和水蒸气p-t关系曲线图 2 饱和水蒸气 p-t 关系实验曲线3、作双对数坐标图，并作线性拟合将各组p,t分别取对数，用Microsoft Excel 2000 （或XP、2003 ）绘制饱和水蒸气温度和 压力的双对数曲线，以lnp/4为横坐标x轴，lnt为纵坐标y轴，如图3所示。饱和水蒸气双对数坐标图图 3 饱和水蒸气实验双对数坐标图作图同时用Microsoft Excel 2000 （或XP、2003）的
7、曲线拟合功能（选直线拟合，并选公式显示），将饱和水蒸气双对数坐标图拟合成直线，图中会自动显示拟合的直线方程。将 x=lnp/4，y=lnt 代入 y=kx+a 可得形式为(2)t=ea pk/4的经验公式。该经验公式与标准经验公式t=c 4 p（3） 对比，若k值越接近1.0, ea越接近c,则实验误差越小。但实际实验结果与标准经验公式计 算结果会差别较大，试分析误差产生的原因。4、误差分析 通过比较发现，实验值与标准实验值存在一定的误差，引起误差的原因可能有以下几个方面：（1）读数误差；（2）测量仪表精度引起的误差；（3）利用测量管测温所导致的误差；（4）实验装置本身的误差等。5、注意事项 （1）实验装置通电后必须有专人看管。（2）实验装置使用压力最大为l.OMPa （表压），切不可超压操作。一旦超压，立即关闭实验 装置的电源开关。（3）操作过程中，不可接触连接电接点压力表的缓冲器（金属管），避免被烫伤。（4）高压时不允许用排气阀门排气，防止烫伤。（5）整个实验需90min左右。
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