1、專業(yè)： 專業(yè)： 姓名： 學號： 日期： 2015 地點： 裝 訂 線課程名稱： 化工專業(yè)實驗 指導教師： 成績：_ _實驗名稱： CO2臨界狀態(tài)觀測及PVT關系測試 同組學生姓名： 一、實驗目的 二、實驗設備及原理三、實驗內容及實驗步驟 四、數(shù)據(jù)記錄及處理五、實驗結論及誤差分析 六、實驗結論及誤差分析七、分析和討論 一、實驗目的1、了解CO2臨界狀態(tài)的觀測方法，增加對臨界狀態(tài)概念的感性認識。2、增加對課堂所講的工質熱力狀態(tài)、凝結、汽化、飽和狀態(tài)等基本概念的理解。3、掌握CO2的p-v-t關系的測定方法，學會用實驗測定實際氣體狀態(tài)變化規(guī)律的方法和技巧。 4、學會活塞式壓力計，恒溫器等熱工儀器的正

2、確使用方法。二、實驗設備及原理1、圖試驗臺本體試驗臺本體如圖所示。其中1高壓容器；2玻璃杯；3壓力機；4水銀；5密封填料；6填料壓蓋；7恒溫水套；8承壓玻璃杯；9CO2空間；10溫度計。2、對簡單可壓縮熱力系統(tǒng)，當工質處于平衡狀態(tài)時，其狀態(tài)參數(shù)p、v、t之間有：或（1）本實驗就是根據(jù)式（1），采用定溫方法來測定CO2的p-v-t關系，從而找出CO2的p-v-t關系。實驗中，壓力臺油缸送來的壓力由壓力油傳入高壓容器幫玻璃杯上半部，迫使水銀進入預先CO2氣體的承壓力玻璃管容器，CO2被壓縮，其壓力通過壓力臺上的活塞桿的進、退來調節(jié)。溫度由恒溫器供給的水套里的水溫來調節(jié)。實驗工質二氧化碳的壓力值，由

3、裝在壓力臺上的壓力表讀出。溫度由插在恒溫水套中溫度計讀出。比容首先由承壓玻璃管內二氧化碳柱的高度來測量，而后者根據(jù)承壓玻璃管內徑截面不變等條件來換算得出。3、抽油、充油操作因為壓力臺的油缸容量比容器容量小，需要多次從油杯時抽油，再向主容器管充油、充油的操作過程非常重要，若操作失誤，不但加不上壓力，還會損壞試驗設備。所以，務必認真掌握，其步驟如下：關壓力表及其進入本體油路的兩個閥門，開啟壓力臺油杯上的進油閥。搖退壓力臺上的活塞螺桿，直至螺桿全部退出。這時，壓力臺油缸中抽滿了油。先關閉油杯閥門，然后開啟壓力表和進入本體油路的兩個閥門。搖進活塞螺桿，使本體充油。如此交復，直至壓力表上有壓力表讀數(shù)為止

4、。再次檢查油杯閥門是否關好，壓力表及本體油路閥門是否開啟。若均已調定后，即可進行實驗。（6） 再次檢查油杯的進油閥是否關閉，壓力表及其進入本體油路的二個閥門是否開啟。溫度是否達到所要求的實驗溫度。如條件均已調定，則可進行實驗測定。承壓玻璃管(毛細管)內CO2的質面比常數(shù)K值的測量方法測定承壓玻璃管內CO2質量不便測量，而玻璃管內徑或截面積（A）又不易測準，因而實驗中采用間接辦法來確定CO2的比容，認為CO2的比容v與其高度是一種線性關系。具體方法如下：a）已知CO2液體在20，9.8MPa時的比容v（20、9.8MPa）0.00117M3kg。b）實際測定實驗臺在20，9.8MPa時的CO2液

5、柱高度ho（m）。（注意玻璃管水套上刻度的標記方法）c）其中：K即為玻璃管內CO2的持面比常數(shù)。所以，任意溫度、壓力下CO2的比容為：式中：任意溫度、壓力下水銀柱高度。承壓玻璃管內徑頂端刻度。三、實驗內容及實驗步驟1、接通恒溫浴電源，調節(jié)恒溫水到所要求的實驗溫度。2、砝碼式壓力計抽油，方法參見原理部分。3、測定低于臨界溫度t=20時的等溫線及K值（1）將恒溫器調定在t=20，并保持恒溫。（2）調節(jié)壓力。當玻璃管內水銀柱升起來后，應足夠緩慢地搖進活塞螺桿，以保證等溫條件。否則，將來不及平衡，使讀數(shù)不準。（3）按照適當?shù)膲毫﹂g隔取h值。（4）注意加壓后CO2的變化，特別是注意壓力和飽和溫度之間的對

6、應關系以及液化、汽化等現(xiàn)象。要將測得的實驗數(shù)據(jù)及觀察到的現(xiàn)象一并填入表。4、測定t=20tc時飽和溫度和飽和壓力的對應關系。5、測定臨界參數(shù)，并觀察臨界現(xiàn)象。（1）按上述方法和步驟測出臨界等溫線，并在該曲線的拐點處找出臨界壓力pc和臨界比容vc，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)象由于在臨界點時，汽化潛熱等于零，飽和汽線和飽和流線合于一點，所以這時汽液的相互轉變不是象臨界溫度以下時那樣逐漸積累，需要一定的時間，表現(xiàn)為漸變過程，而這時當壓力稍在變化時，汽、液是以突變的形式相互轉化。b)汽、液兩相模糊不清的現(xiàn)象處于臨界點的CO2具有共同參數(shù)（p、v、t），因而不能區(qū)別此時CO2是

7、氣態(tài)還是液態(tài)。如果說它是氣體，那么，這個氣體是接近液態(tài)的氣體；如果說它是液體，那么，這個液體又是接近氣態(tài)的液體。下面就來用實驗證明這個結論。因為這時處于臨界溫度下，如果按等溫線過程進行，使CO2壓縮或膨脹，那么，管內是什么也看不到的。現(xiàn)在，我們按絕熱過程過程來進行。首先在壓力等于7MPa附近，突然降壓CO2狀態(tài)點由等溫線沿絕熱線降到液區(qū)，管內CO2出現(xiàn)明顯的液面。這就是說，如果這時管內的CO2是氣體的話，那么，這種氣體離液區(qū)很接近，可以說是接近液態(tài)的氣體；當我們在膨脹之后，突然壓縮CO2時，這個液面又立即消失了。這就告訴我們，這時CO2液體離氣區(qū)也是非常接近的，可以說是接近氣態(tài)的液體。既然，此

8、時的CO2既接近氣態(tài)，又接近液態(tài)，所以能處于臨界點附近。可以這樣說：臨界狀態(tài)究竟如何，就是飽和汽、液分不清。這就是臨界點附近，飽和汽、液模糊不清的現(xiàn)象。6、測定高于臨界溫度時的定溫線。將數(shù)據(jù)填入原始記錄表。四、數(shù)據(jù)記錄及處理（1）K值的測定h/cmho/cmh/cmk/(kg/ m )6.23.03.227.3計算示例：h=h-ho=6.2-3.0=3.2cmk=h/v=0.032/0.00117=27.3(kg/ m )（2）數(shù)據(jù)表溫度/P/Mpah/cmh/cmv/(m/kg)204.0029.326.30.0096344.5025.022.00.0080595.0021.518.50.0

9、067775.2919.616.60.0060815.768.85.80.0021256.316.53.50.0012826.406.43.40.0012457.006.33.30.00120910.006.23.20.00117224.636.866.73.70.00135522.815.8817.014.00.00512831.215.0024.121.10.0077296.0318.515.50.0056787.0013.610.60.0038837.437.54.50.0016307.707.64.60.0016857.857.24.20.0015388.007.14.10.00150

10、28.357.04.00.00146534.004.0032.429.40.0107694.5028.025.00.0091585.0024.621.60.0079125.9019.616.60.0060816.5016.913.90.0050927.0014.511.50.004212計算示例：以第一組為例v=h/k=26.3/(27.3*100)=27.3(m/kg )（3）飽和蒸汽壓與溫度的關系數(shù)據(jù)T/KPs/MPalogPslogPs(理論)293.155.293.7233.758295.965.883.7693.786304.297.433.8703.869計算示例：以第一組為例lo

11、gPs(理論)=7.76331-1566.08/(T+97.87)= =7.76331-1566.08/(293.15+97.87)=3.758五、實驗結果及誤差分析1在P-V圖上繪制等溫線圖1，實驗測得CO 等溫線標準等溫線：圖2，標準CO 等溫線2、用實測的蒸汽壓數(shù)據(jù)和計算的蒸汽壓數(shù)據(jù)在P-T圖上分別作蒸汽壓曲線圖3.實測蒸汽壓數(shù)據(jù)與理論蒸汽壓數(shù)據(jù)比較圖由實驗數(shù)據(jù)擬合出的Antoine常數(shù)（解三元方程組得）與理論值進行比較：常數(shù)實驗值理論值誤差A8.017.763313.18%B-1632.39-1566.084.23%C100.2897.872.46%3臨界比容Vc實驗值與理論值的比較實

12、驗值/(m3/kg)理論值(m3/kg)c=Rc/cc=3Rc/8c0.00250.002160.01930.0072375七、分析和討論1比較實驗等溫線和標準等溫線可得，兩圖總體上比較相近，曲線的形狀和趨勢相似，這說明實驗結果與實際相符，實驗比較成功。同時，實驗結果存在著一定誤差，其原因主要有以下方面：未等恒溫槽溫度穩(wěn)定下來就開始實驗；活塞螺桿搖動過快，使CO2溫度發(fā)生變化，未等系統(tǒng)達到穩(wěn)定就讀數(shù)；壓力表靈敏性較差，存在較大的系統(tǒng)誤差；實驗數(shù)據(jù)不夠多，特別是等溫線拐點處數(shù)據(jù)不夠密集，造成曲線不準確；超臨界等溫線取的溫度不夠高，導致部分超臨界等溫線與露點線重合。2實驗測得的蒸汽壓數(shù)據(jù)基本符合Antoine方程，但仍略有誤差，一方面實驗數(shù)據(jù)有一定誤差，另一方面Antoine方程也不是非常準確。可惜未能擬合出測得PT曲線的Antoine常數(shù)，可能