熱工實驗指導書(正文)

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1、實驗一二氧化碳P、V、T關(guān)系的測定一、實驗?zāi)康?.學習在準平衡狀態(tài)下,測定氣體三個基本狀態(tài)參數(shù)關(guān)系的方法。2.觀察在臨界狀態(tài)附近汽液兩相互變的現(xiàn)象,測定CO2的臨界參數(shù)。3.掌握活塞式壓力計及恒溫器等儀表的使用方法。二、實驗原理在準平衡狀態(tài)下,氣體的絕對壓力P、比容V和絕對溫度T之間存在某種確定關(guān)系,即狀態(tài)方程理想氣體的狀態(tài)方程具有最簡單的形式:PV=RT實際氣體的狀態(tài)方程比較復雜,目前尚不能將各種氣體的狀態(tài)方程用一個統(tǒng)一的形式表示出來,雖然已經(jīng)有了許多在某種條件下能較好反映P、V、T之間關(guān)系的實際氣體的狀態(tài)方程。因此,

2、具體測定某種氣體的P、V、T關(guān)系,并將實測結(jié)果描繪在平面的坐標圖上形成狀態(tài)圖,乃是一種重要而有效的研究氣體工質(zhì)熱力性質(zhì)的方法。因為在平面的狀態(tài)圖上只能表達兩個參數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系,所以具體測定時有必要保持某一個狀態(tài)參數(shù)為定值,本實驗就是在保持絕對溫度T不變的條件下進行的。三、實驗設(shè)備本實驗裝置所測定的氣體介質(zhì)是二氧化碳。整套裝置由試驗臺本體、測溫儀表、活塞式壓力計和恒溫器四大部分所組成,其系統(tǒng)示意在圖一中。42圖一試驗臺系統(tǒng)圖試驗臺本體的結(jié)構(gòu)如圖二所示。圖二試驗臺本體其中1—高壓容器;2—玻璃杯;3—壓力油;4—水銀;5—

3、填料壓蓋;6—密封填料;7—恒溫水套;8—承壓玻璃管;9—CO2空間;10—溫度計。42它的工作情況可簡述而下:由活塞式壓力計送來的壓力油首先進入高壓容器,然后通過高壓容器和玻璃杯之間的空隙,使玻璃杯中水銀表面上的壓力加大,迫使水銀進入預(yù)先灌有CO2氣體的承壓玻璃管,使其中的CO2氣體受到壓縮。如果忽略中間環(huán)節(jié)的各種壓力損失,可以認為CO2氣體所受到的壓力即活塞式壓力計所輸出的壓力油的壓力,其數(shù)值可在活塞式壓力計臺架上的壓力表中讀出。至于承壓玻璃管中CO2氣體的容積,則可由水銀柱的高度間接測出(下面還將詳細述及)。承壓玻

4、璃管外還有一個玻璃套管,其上下各有一個接頭,分別用橡皮管與恒溫器聯(lián)接。恒溫器中的水溫由加熱器加熱、由電接觸式水銀溫度計控制,可以基本保持不變。恒溫器中的電動泵裝恒溫水抽出,由玻璃套管的下端進入,上端流出,在玻璃套管和恒溫器之中進行循環(huán)。這樣,在穩(wěn)定情況下,可以認為CO2氣體的溫度與循環(huán)水的溫度相等。這就保證了CO2可在等溫情況下進行狀態(tài)的改變?;钊綁毫τ嬕揽繋в谢钊穆輻U的前進或后退,改變壓力泵中低粘度壓力油的壓力,它有一個進油閥和兩個控制閥,使用時必須嚴格遵守活塞式壓力計的操作規(guī)律,以免發(fā)生意外,損壞試驗臺本體。四、

5、實驗步驟1.熟悉各實驗設(shè)備,對照圖一搞清楚壓力傳遞的路線及恒溫器循環(huán)的流程。2.使用恒溫器調(diào)節(jié)溫度:(1)準備工作——在恒溫器中加入蒸餾水,水面應(yīng)離蓋板3厘米左右。檢查并接通電路,啟動恒溫器電動泵,使循環(huán)水對流。(2)調(diào)定溫度——旋轉(zhuǎn)接觸式水銀溫度計頂部嵌有永久磁鐵的膠木帽,到達選定溫度后,將膠木帽上的螺釘旋緊。,重復以上(2)、(3)(4)各步驟42(1)加熱升溫——實驗時應(yīng)視工況調(diào)節(jié)加熱器,當恒溫器指示燈時明時滅時,說明溫度已達到所需溫度。(2)判斷定溫——觀察與玻璃套管相連的溫度顯示儀,當它的值與恒溫器上的溫度計讀

6、數(shù)基本相同并且保持不變時,可認為CO2的溫度已恒定。(注意,此時而時的溫度與接觸式水銀溫度計的讀數(shù)略有不同,應(yīng)以前者為準。)(3)改變溫度——需要改變溫度時,重復以上(2)、(3)、(4)各步驟。3.加壓準備(1)先關(guān)閉壓力表控制閥及進入本體油路的控制閥,開啟壓力計油杯的進油閥。(2)倒退壓力計活塞螺桿,至螺桿全部退出,此時抽油。(3)先關(guān)閉油杯進油閥,再開啟壓力表和油路的兩控制閥。(4)向前推進活塞螺桿,向本體注油。如此反復,直至壓力表上有讀數(shù)時止,一般重復兩三次即建立油壓。特別應(yīng)注意以下情況,如螺桿已推進到極限位置,

7、而壓力尚未達到所需值,必須再一次抽油加壓,此時要嚴格按以下程序操作,先關(guān)油路控制閥;再開油杯進油閥,使壓力表壓力降至0;關(guān)壓力表控閥,倒退螺桿抽油至極限位置;然后關(guān)閉油杯進油閥,開壓力表控制閥,推進螺桿逐漸加壓直到剛才所建立的油壓時才能開油路控制閥(在此以前油路控制閥決不能開!),進一步加壓。(5)檢查確定油杯進油閥關(guān)閉、油路及壓力表的兩個控制閥開啟,溫度恒定后,開始實驗記錄。1.實驗記錄緩慢加壓,密切注意CO242在加壓過程的狀態(tài)變化。將實驗過程中的原始數(shù)據(jù)和物理現(xiàn)象記錄在實驗報告上。實驗數(shù)據(jù)包括:(1)設(shè)備數(shù)據(jù):儀器

8、、儀表的名稱、型號、規(guī)格、精度和量程。(2)常規(guī)數(shù)據(jù):室溫、當時大氣壓及實驗環(huán)境條件。(3)技術(shù)數(shù)據(jù):實驗中實測的各種數(shù)據(jù),可記錄在表一中。五、注意事項1.除t=20℃時,須加壓到絕對壓力9.80MPa(表壓9.70MPa)外,其余各等溫線均在5~9MP間測出h值,表壓不得超過9.70MPa,溫度不應(yīng)超過50℃。2.

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