工程熱力學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)(guo)(編輯修改稿)
2025-02-11 03:29 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 計(jì)、恒溫水浴和實(shí)驗(yàn)臺(tái)本體及其防護(hù)罩等三大部分組成（如圖21所示）。圖21 試驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)原理圖 圖22 試驗(yàn)臺(tái)本體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖試驗(yàn)臺(tái)本體如圖22所示。其中：高壓主容器管內(nèi)充CO2；玻璃杯盛滿水銀；壓力油用來(lái)傳遞由壓力機(jī)施加的壓力；水銀是用來(lái)把壓力施加給主容器管內(nèi)CO2，并起到封閉CO2不外泄的作用；密封填料起到組合件之間壓力封閉作用；填料壓蓋其密封緊固作用；恒溫水套用來(lái)給CO2恒溫；溫度計(jì)用來(lái)控制恒溫水套中的水溫。對(duì)簡(jiǎn)單可壓縮熱力系統(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 或 t=f(p,v) (1)本實(shí)驗(yàn)就是根據(jù)式(1)，采用定溫方法來(lái)測(cè)定CO2的pvt，從而找出CO2的pvt關(guān)系。實(shí)驗(yàn)中，壓力計(jì)油缸送來(lái)的壓力由壓力油傳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氣體的承壓玻璃管容器，CO2被壓縮，其壓力大小通過(guò)壓力計(jì)上的活塞桿的進(jìn)、退來(lái)調(diào)節(jié)。溫度由恒溫水浴供給的水套內(nèi)的水溫來(lái)調(diào)節(jié)。實(shí)驗(yàn)工質(zhì)二氧化碳的壓力值，由裝在壓力計(jì)上的壓力表讀出。溫度由插在恒溫水套中的溫度傳感器及數(shù)顯溫度表讀出。比容首先由承壓玻璃管內(nèi)二氧化碳柱的高度來(lái)測(cè)量，而后再根據(jù)承壓玻璃管內(nèi)徑截面不變等條件來(lái)?yè)Q算得出。四、實(shí)驗(yàn)步驟1．按圖1裝好實(shí)驗(yàn)設(shè)備，并開(kāi)啟實(shí)驗(yàn)本體上的日光燈（目的是易于觀察）。2．恒溫水浴準(zhǔn)備及溫度調(diào)節(jié)：（1）把水注入恒溫器內(nèi)，至離蓋30～50mm。檢查并接通電路，啟動(dòng)水泵，使水循環(huán)對(duì)流。（2）設(shè)置數(shù)字調(diào)節(jié)器，把溫度調(diào)節(jié)儀調(diào)節(jié)至所需溫度。（3）視水溫、環(huán)境情況，調(diào)節(jié)設(shè)定溫度。（4）觀察溫度，其讀數(shù)的溫度點(diǎn)溫度設(shè)定的溫度一致時(shí)（或基本一致），則可（近似）認(rèn)為承壓玻璃管內(nèi)的CO2的溫度處于設(shè)定的溫度。（5）當(dāng)所需要改變實(shí)驗(yàn)溫度時(shí)，重復(fù)（2）～（4）即可。(當(dāng)初使水溫高于實(shí)驗(yàn)設(shè)定溫度時(shí)，應(yīng)加冰塊進(jìn)行調(diào)節(jié)。)3．加壓前的準(zhǔn)備：因?yàn)閴毫τ?jì)的油缸容量比容器容量小，需要多次從油杯里抽油，再向主容器管充油，才能在壓力表顯示壓力讀數(shù)。壓力計(jì)抽油、充油的操作過(guò)程非常重要，若操作失誤，不但加不上壓力，還會(huì)損壞試驗(yàn)設(shè)備。所以，務(wù)必認(rèn)真掌握，其步驟如下：（1）關(guān)壓力表及其進(jìn)入本體油路的兩個(gè)閥門(mén)，開(kāi)啟壓力計(jì)油杯上的進(jìn)油閥。（2）搖退壓力臺(tái)上的活塞螺桿，直至螺桿全部退出。這時(shí)，壓力計(jì)油缸中抽滿了油。（3）先關(guān)閉油杯閥門(mén)，然后開(kāi)啟壓力表和進(jìn)入本體油路的兩個(gè)閥門(mén)。（4）搖進(jìn)活塞螺桿，使本體充油。如此交替重復(fù)，直至壓力表上有壓力讀數(shù)為止。（5）再次檢查油杯閥門(mén)是否關(guān)好，壓力表及本體油路閥門(mén)是否開(kāi)啟。若均已調(diào)定后，即可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。4．作好實(shí)驗(yàn)的原始記錄：（1）設(shè)備數(shù)據(jù)記錄：儀器、儀表名稱、型號(hào)、規(guī)格、量程等。（2）常規(guī)數(shù)據(jù)記錄：室溫、大氣壓等實(shí)驗(yàn)環(huán)境參數(shù)。（3）測(cè)定承壓玻璃管內(nèi)CO2質(zhì)量不便測(cè)量，而玻璃管內(nèi)徑或截面積（A）又不易測(cè)準(zhǔn)，因而實(shí)驗(yàn)中采用間接辦法來(lái)確定CO2的比容，認(rèn)為CO2的比容與其高度是一種線性關(guān)系。具體方法如下：a）已知CO2液體在20℃，（20℃，）=㎏。b）實(shí)際測(cè)定實(shí)驗(yàn)在20℃，（m）。* 注意玻璃管水套上刻度的標(biāo)記方法。c） （m3/kg） 式中，Δh=hh0 h——任意溫度、壓力下水銀柱高度。 h0——承壓玻璃管內(nèi)徑頂端刻度。5．測(cè)定低于臨界溫度t=20℃時(shí)的等溫線。（1）將恒溫器調(diào)定在t=20℃，并保持恒溫。（2），當(dāng)玻璃管內(nèi)水銀柱升起來(lái)后，應(yīng)足夠緩慢地?fù)u進(jìn)活塞螺桿，以保證等溫條件。否則，將來(lái)不及平衡，使讀數(shù)不準(zhǔn)。（3）按照適當(dāng)?shù)膲毫﹂g隔取h值，直至壓力p=。（4）注意加壓后CO2的變化，特別是注意飽和壓力和飽和溫度之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系以及液化、汽化等現(xiàn)象。要將測(cè)得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及觀察到的現(xiàn)象一并填入表1。（5）測(cè)定t=25℃、27℃時(shí)其飽和溫度和飽和壓力的對(duì)應(yīng)關(guān)系。6．測(cè)定臨界參數(shù)，并觀察臨界現(xiàn)象。（1）按上述方法和步驟測(cè)出臨界等溫線，并在該曲線的拐點(diǎn)處找出臨界壓力pc和臨界比容c，并將數(shù)據(jù)填入表1。（2）觀察臨界現(xiàn)象。a）整體相變現(xiàn)象由于在臨界點(diǎn)時(shí)，汽化潛熱等于零，飽和蒸汽線和飽和液體線合于一點(diǎn)，所以這時(shí)汽液的相互轉(zhuǎn)變不是象臨界溫度以下時(shí)那樣逐漸積累，需要一定的時(shí)間，表現(xiàn)為漸變過(guò)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。b）汽、液兩相模糊不清的現(xiàn)象處于臨界點(diǎn)的CO2具有共同參數(shù)（p,v,t），因而不能區(qū)別此時(shí)CO2是氣態(tài)還是液態(tài)。下面就來(lái)用實(shí)驗(yàn)證明這個(gè)結(jié)論。因?yàn)檫@時(shí)處于臨界溫度下，如果按等溫線過(guò)程進(jìn)行，使CO2壓縮或膨脹，那么，管內(nèi)是什么也看不到的?，F(xiàn)在，我們按絕熱過(guò)程來(lái)進(jìn)行。，突然降壓CO2狀態(tài)點(diǎn)由等溫線沿絕熱線降到液區(qū)，管內(nèi)CO2出現(xiàn)明顯的液面。這就是說(shuō)，如果這時(shí)管內(nèi)的CO2是氣體的話，那么，這種氣體離液區(qū)很接近，可以說(shuō)是接近液態(tài)的氣體；當(dāng)我們?cè)谂蛎浿?，突然壓縮CO2時(shí)，這個(gè)液面又立即消失了。這就告訴我們
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