实验二：二氧化碳临界状态观测及P-V-T关系测定一、实验目的1、了解 CO 临界状态的观测方法，增加对临界状态的感性认识。2、加深课堂讲授中关于工质热力状态等基本要领的理念。3、掌握 CO2的 P-V-T关系测定方法，学会用实验测定实际气体状态变化规律的方法和技巧4、学会活塞式压力计、恒温器等部分热工仪器的正确使用方法二、实验内容1、测定CO2的P-V-T关系。在 P-v图中绘出低于临界温度（t-20℃)、临界温度(t=31.1℃）、高于临界温度（t=50℃）的三条等温曲线，与标准实验曲线及理论计算值比较，并分析差异原因。2、观测临界状态临界状态附近汽液两相模糊的现象汽液整体相变现象测定 CO.的t，P。，ve等临界参数并将实验所得的值与理想气体状态方程和范11.得瓦耳方程的理论值比较，简述其差异原因（CO2的标准曲线见图二）实验设备及原理三、1、整个实验装置由压力台，恒温器，试验体与防护罩三大部分组成，如图一所示，图一CO试验台系统图①恒温器②试验台本体③压力器
6 实验二：二氧化碳临界状态观测及 P-V-T 关系测定 一、实验目的 1、 了解 CO2 临界状态的观测方法，增加对临界状态的感性认识。 2、 加深课堂讲授中关于工质热力状态等基本要领的理念。 3、 掌握 CO2的 P-V-T 关系测定方法，学会用实验测定实际气体状态变化规律的方法 和技巧 4、 学会活塞式压力计、恒温器等部分热工仪器的正确使用方法 二、实验内容 1、 测定 CO2 的 P-V-T 关系。在 P-v 图中绘出低于临界温度（t=20℃）、临界温度 （t=31.1℃）、高于临界温度（t=50℃）的三条等温曲线，与标准实验曲线及理论 计算值比较，并分析差异原因。 2、 观测临界状态 i. 临界状态附近汽液两相模糊的现象 ii. 汽液整体相变现象 iii. 测定 CO2 的 tc，Pc，vc等临界参数并将实验所得的值与理想气体状态方程和范 得瓦耳方程的理论值比较，简述其差异原因（CO2 的标准曲线见图二） 三、 实验设备及原理 1、 整个实验装置由压力台，恒温器，试验体与防护罩三大部分组成，如图一所示
压力P[MPa9.818.8波7.856.85.894.913920.0010.002160.0040.0120.0060.008v比容[m'/kg]图二，标准曲线2、试验台本体如图三所示。其中1-高压容器；2-玻璃杯；3-压力油；4水银；5-密封填料：6-填料压盖；7-恒温水套：8承压玻璃管：9-CO2空间：10-温度计3、对简单可压缩热力系统，当工质处于热平衡状态时，其状态参数P-v-T之间有F (p, V, t) =0或t=f (p,v)(2-1)本试验根据公式2-1，采用定温方法来确定CO2的p—v—t的关系。从而找出的CO2 的 p—v—t 的关系。4、实验中由压力台送来的压力油进入高压容器和玻璃杯上半部，迫使水银进入预先装了CO2气体的承压玻璃管。CO2被压缩，其压力和容积通过压力台上的活塞的进、退来调节，温度由恒温器供给的水套里的水温来调节。5、实验工质CO的压力由装在压力台上的压力表读出（如要提高精度可由加在活塞转盘上的平衡码读出，并考虑水银柱高度的修正)。温度由插在恒温水套中的温
7 图二 标准曲线 2、 试验台本体如图三所示。其中 1-高压容器；2-玻璃杯；3-压力油；4-水银；5-密封填料；6-填料压盖；7-恒温水套；8- 承压玻璃管；9- CO2 空间；10-温度计。 3、 对简单可压缩热力系统，当工质处于热平衡状态时，其状态参数 P-v-T 之间有 F（p，v，t）=0 或 t=f（p，v） （2-1） 本试验根据公式 2-1，采用定温方法来确定 CO2 的 p—v—t 的关系。从而找出的 CO2 的 p—v—t 的关系。 4、 实验中由压力台送来的压力油进入高压容器和玻璃杯上半部，迫使水银进入预先 装了 CO2 气体的承压玻璃管。CO2 被压缩，其压力和容积通过压力台上的活塞的 进、退来调节，温度由恒温器供给的水套里的水温来调节。 5、 实验工质 CO2 的压力由装在压力台上的压力表读出（如要提高精度可由加在活塞 转盘上的平衡砝码读出，并考虑水银柱高度的修正）。温度由插在恒温水套中的温
度计读出。比体积首先由承压玻璃管内CO2柱的高度读数来度量，而后再根据承压玻璃管内径截面积不变等条件换算得出。恒温水Ra温度计空间承压玻璃管恒温水管填料压盖密封填料恒温水4水银压力油玻璃杯高压容器力江图三实验台本体四、实验步骤1、实验过程注意事项：实验过程中改变不同的实验压力，通过活塞压力计即可实现，改变不同实验温度通过调节恒温器温控器（电接点温度计）实现，电接点温度计仅用于调节温度。做各条定温线时，实验压力P<10Mpa,温度≤50℃11..ili.实验中取h时，水银柱液面高度应取视线与水银柱半圆型液面中间对齐的读数
8 度计读出。比体积首先由承压玻璃管内 CO2 柱的高度读数来度量，而后再根据承 压玻璃管内径截面积不变等条件换算得出。 图三 实验台本体 四、 实验步骤 1、 实验过程注意事项： i. 实验过程中改变不同的实验压力，通过活塞压力计即可实现，改变不同实验温度 通过调节恒温器温控器（电接点温度计）实现，电接点温度计仅用于调节温度。 ii. 做各条定温线时，实验压力 P<10Mpa,温度 t≤50℃ iii. 实验中取 h 时，水银柱液面高度应取视线与水银柱半圆型液面中间对齐的读数
实验中加压与减压过程一定要缓慢均匀。IV2、测定承压玻璃管内的质面比常数k值由于充进承压玻璃管的CO2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办法来确定的CO2比体积，认为CO2的比体积v与其高度是线性关系，具体如下：（1）已知CO2液体在20℃，10Mpa时的比体积v（20℃,10Mpa)=0.00117m2/kg（2）如前操作实地绘出本实验台CO2液体在20℃，10Mpa液柱高度△h（m）（注意玻璃水套上刻度的标记方法）（3）由（1）可知：AhA0.017 m/kg (20, 10Mpa)）因为（20℃，10Mpa）mNh*所以=k (kg/m2)A0.00117则任意温度、压力下CO2的比体积为Ah'Ah*(m2/kg)m/Ak式中 Ah=h-hoH一任意温度、压力下水银柱高度ho—承压玻璃管内径项端刻度3、测定低于临界温度 ←-20℃的等温线：（1）使用电节点温度计调节恒温水浴温度t=20℃,要保持恒温（2）压力记录从4MPa开始，当玻璃管内水银升起来后，应足够缓慢地摇进活塞螺杆，以保证定温条件，否则来不及平衡导致读数不准。（3）两相区内两毫米高度变化记录一次压力值；两相区外，两个压力变化记录一次高度值。（4）注意加压后CO2的变化，特别注意饱和压力与饱和温度的对应关系，液化、汽化等现象，将测得的实验将数据与观察到的现象填入表一中。4、测定临界温度=31.1℃的等温线，观察临界现象，将数据填入表中。重复3的步骤测出临界等温线，并在该曲线的拐点处找出临界压力pe和临界比体积 ve,并将数据填入表中（1）整体相变现象
9 iv. 实验中加压与减压过程一定要缓慢均匀。 2、 测定承压玻璃管内的质面比常数 k 值 由于充进承压玻璃管的 CO2 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办法来确定的 CO2 比体积，认为 CO2 的比体积 v 与其高度 是线性关系，具体如下： （1）已知 CO2 液体在 20℃，10Mpa 时的比体积 v（20℃，10Mpa）=0.00117 m3 /kg （2）如前操作实地绘出本实验台 CO2 液体在 20℃，10Mpa 液柱高度Δh *（m）（注意 玻璃水套上刻度的标记方法） （3）由（1）可知： 因为 v（20℃，10Mpa）= m h A * =0.00117 m3 /kgv（20℃，10Mpa） 所以 k 0.00117 h A m * = = （kg/m2） 则任意温度、压力下 CO2 的比体积为： v= k h m/A h * * = （ m3 /kg） 式中 Δh=h-h0 H—任意温度、压力下水银柱高度 h0—承压玻璃管内径顶端刻度 3、 测定低于临界温度 t=20℃的等温线： （1）使用电节点温度计调节恒温水浴温度 t=20℃,要保持恒温 （2）压力记录从 4MPa 开始，当玻璃管内水银升起来后，应足够缓慢地摇进活塞螺 杆，以保证定温条件，否则来不及平衡导致读数不准。 （3）两相区内两毫米高度变化记录一次压力值；两相区外，两个压力变化记录一次 高度值。 （4）注意加压后 CO2 的变化，特别注意饱和压力与饱和温度的对应关系，液化、汽 化等现象，将测得的实验将数据与观察到的现象填入表一中。 4、 测定临界温度 t=31.1℃的等温线，观察临界现象，将数据填入表中。 重复 3 的步骤测出临界等温线，并在该曲线的拐点处找出临界压力 pc和临界比体 积 vc,并将数据填入表中 （1）整体相变现象