CO2临界状态观测及PVT关系测试

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1、专业： 姓名： 学号： 日期： 地点： 装 订 线实验报告课程名称： 化工专业实验 指引教师: 成绩:_ _实验名称: C2临界状态观测及P关系测试 同组学生姓名: 一、实验目的 二、实验设备及原理三、实验内容及实验环节 四、数据记录及解决五、实验结论及误差分析 六、实验结论及误差分析七、分析和讨论 一、实验目的、理解CO临界状态的观测措施,增长对临界状态概念的感性结识。、增长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CO的p-v-t关系的测定措施,学会用实验测定实际气体状态变化规律的措施和技巧。 、学会活塞式压力计,恒温器等热工仪器的对的使用措施。二、实验设备及

2、原理1、图实验台本体实验台本体如图所示。其中1高压容器；2-玻璃杯;-压力机；4-水银；5-密封填料;6-填料压盖;恒温水套；-承压玻璃杯；9CO2空间;0温度计。2、对简朴可压缩热力系统,当工质处在平衡状态时,其状态参数p、v、t之间有： 或 （）本实验就是根据式(1）,采用定温措施来测定CO2的p-v-t关系,从而找出CO2的p-v-t关系。实验中,压力台油缸送来的压力由压力油传入高压容器帮玻璃杯上半部,迫使水银进入预先O气体的承压力玻璃管容器,CO2被压缩,其压力通过压力台上的活塞杆的进、退来调节。温度由恒温器供应的水套里的水温来调节。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

3、。温度由插在恒温水套中温度计读出。比容一方面由承压玻璃管内二氧化碳柱的高度来测量，而后者根据承压玻璃管内径截面不变等条件来换算得出。3、抽油、充油操作由于压力台的油缸容量比容器容量小,需要多次从油杯时抽油,再向主容器管充油、充油的操作过程非常重要,若操作失误,不仅加不上压力，还会损坏实验设备。因此,务必认真掌握,其环节如下:（1） 关压力表及其进入本体油路的两个阀门，启动压力台油杯上的进油阀。（2） 摇退压力台上的活塞螺杆,直至螺杆所有退出。这时，压力台油缸中抽满了油。（3） 先关闭油杯阀门，然后启动压力表和进入本体油路的两个阀门。（4） 摇进活塞螺杆,使本体充油。如此交复，直至压力表上有压力

4、表读数为止。（5） 再次检查油杯阀门与否关好,压力表及本体油路阀门与否启动。若均已调定后,即可进行实验。() 再次检查油杯的进油阀与否关闭，压力表及其进入本体油路的二个阀门与否启动。温度与否达到所规定的实验温度。如条件均已调定,则可进行实验测定。承压玻璃管（毛细管)内C2的质面比常数值的测量措施测定承压玻璃管内CO质量不便测量,而玻璃管内径或截面积(A)又不易测准,因而实验中采用间接措施来拟定CO2的比容，觉得C2的比容v与其高度是一种线性关系。具体措施如下:a)已知O2液体在20,9.Pa时的比容(2、.P)=0.00117M3k。)实际测定实验台在20,8MPa时的液柱高度ho（m)。(注

5、意玻璃管水套上刻度的标记措施)c) 其中：K-即为玻璃管内2的持面比常数。因此,任意温度、压力下O的比容为： 式中:任意温度、压力下水银柱高度。承压玻璃管内径顶端刻度。三、实验内容及实验环节1、接通恒温浴电源,调节恒温水到所规定的实验温度。2、砝码式压力计抽油，措施参见原理部分。、测定低于临界温度t0时的等温线及K值(1)将恒温器调定在t=2，并保持恒温。(）调节压力。当玻璃管内水银柱升起来后，应足够缓慢地摇进活塞螺杆，以保证等温条件。否则,将来不及平衡,使读数不准。(3)按照合适的压力间隔取h值。(）注意加压后CO的变化,特别是注意压力和饱和温度之间的相应关系以及液化、汽化等现象。要将测得的

6、实验数据及观测到的现象一并填入表。、测定=2t时饱和温度和饱和压力的相应关系。5、测定临界参数，并观测临界现象。(）按上述措施和环节测出临界等温线,并在该曲线的拐点处找出临界压力c和临界比容vc,并将数据填入表1。（2)观测临界现象。a)整体相变现象由于在临界点时,汽化潜热等于零,饱和汽线和饱和流线合于一点,因此这时汽液的互相转变不是象临界温度如下时那样逐渐积累,需要一定的时间,体现为渐变过程,而这时当压力稍在变化时,汽、液是以突变的形式互相转化。)汽、液两相模糊不清的现象处在临界点的C具有共同参数(、v、t),因而不能区别此时O是气态还是液态。如果说它是气体，那么，这个气体是接近液态的气体；

7、如果说它是液体,那么，这个液体又是接近气态的液体。下面就来用实验证明这个结论。由于这时处在临界温度下,如果按等温线过程进行,使CO压缩或膨胀,那么,管内是什么也看不到的。目前,我们按绝热过程过程来进行。一方面在压力等于7M附近，忽然降压CO2状态点由等温线沿绝热线降到液区,管内CO2浮现明显的液面。这就是说,如果这时管内的C2是气体的话，那么,这种气体离液区很接近，可以说是接近液态的气体；当我们在膨胀之后,忽然压缩CO2时,这个液面又立即消失了。这就告诉我们，这时O液体离气区也是非常接近的,可以说是接近气态的液体。既然，此时的O2既接近气态,又接近液态,因此能处在临界点附近。可以这样说:临界状

8、态究竟如何，就是饱和汽、液分不清。这就是临界点附近，饱和汽、液模糊不清的现象。、测定高于临界温度时的定温线。将数据填入原始登记表。四、数据记录及解决(1)K值的测定h/co/cm/cmk/（/ )2.0322.3计算示例:hh-ho=6203.2k=h/v00/0.001=3（k/ m )（2）数据表温度/Mahcmh/cm(/）204.02.32.30.06344.52.0.0000805.001.5.677729.616.0.0608157688.80.00212561.3.50.00182064.1457.0.3.0.0010910.006.2.200124636.867.70.02.5

9、.817.014.00.0011.21500212.007729.38.15.50.0578.161.603883.43.5.5.0013.7076.00187.857.20001388.00710.0128357.04.0.0046534.0403.2940.0107694.5028.50000985024.621.0.007.19616.06816.91900502.0.11.0004212计算示例:以第一组为例h/k=2./（73*10)=2.3（m/kg )（3）饱和蒸汽压与温度的关系数据KsMPalgPslgPs（理论)29.155.293.723.752.6.88.763730.2

10、.433.83869计算示例：以第一组为例logP(理论)=.7331608/(T+97.7)=7.7631-166.08(93.17.7)=3.758五、实验成果及误差分析1在P-V图上绘制等温线图1，实验测得C 等温线原则等温线：图，原则C等温线2、用实测的蒸汽压数据和计算的蒸汽压数据在P-T图上分别作蒸汽压曲线图3.实测蒸汽压数据与理论蒸汽压数据比较图由实验数据拟合出的noine常数（解三元方程组得）与理论值进行比较：常数实验值理论值误差.0.763313.1B139-1566084.3%C10.289787.4%3.临界比容Vc实验值与理论值的比较实验值/(m3kg)理论值(/)

11、19881;c𝑇c/𝑃𝑉=3𝑇c𝑃c0.00200161930075七、分析和讨论.比较实验等温线和原则等温线可得,两图总体上比较相近，曲线的形状和趋势相似,这阐明实验成果与实际相符，实验比较成功。同步,实验成果存在着一定误差,其因素重要有如下方面：未等恒温槽温度稳定下来就开始实验；活塞螺杆摇动过快,使2温度发生变化,未等系统达到稳定就读数;压力表敏捷性较差，存在较大的系统误差；实验数据不够多，特别是等温线拐点处数据不够密集，导致曲线不精确；超临界等温线取的温度不够高，导致部分超临界等温线与露点线重叠。2.实验测得的蒸汽压数据基本符合Antine方程,但仍略有误差,一方面实验数据有一定误差,另一方面Anti方程也不是非常精确。可惜未能拟合出测得PT曲线的Atone常数，也许是由于实验数据太少的因素。从临界比容Vc的比较可以得到,实验值与实验书上提供的理论值较接近，误差不不小于%。由于临界状态的C2严重偏离抱负气体状态,因此根据抱负气体状态方程计算得到的比容值远不小于理论值。而范德华方程有很大的局限性,根据范德华方程得到的值也不小于理论值，但要比抱负状态方程更接近实际。4通过这次实验，我们对临界现象有了直观的理解，观测到了临界乳光现象、汽液两相突变现象。