E05_CO2临界状态观测及PVT关系测试.docVIP

实验报告 课程名称： 化工专业实验 指导老师： 成绩：__________________ 实验名称： CO2临界状态观测及PVT关系测试 实验类型：__________同组学生姓名： 一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得 一、实验目的 1．了解CO2临界状态的观测方法，增强对临界状态的感性认识。 2．掌握CO2的P-V-T关系的测定方法，学会用实验测定实际气体状态变化规律的方法和技巧。 3．加深对流体的凝结、汽化、饱和状态等热力学基本概念的理解。 4．掌握有关仪器的正确使用方法。 二、实验设备及原理 1．整个实验装置由压力台，恒温器和实验台本体及其防护罩三大部分组成，如图1所示。实验台本体如图2所示。 1 CO2实验台系统图 图2 实验台本体 2．对简单可压缩热力系统，当工质处于平衡状态时，其状态参数P、V、T有： f（P, V, T）=0 或 T=fP, V） （1） 本实验就是根据式（1），采用定温方法来测定CO2的P-V关系，从而找出CO2的P-V-T关系。 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台上的活塞杆的进、退来调节，温度由恒温器供给的水套里的水温来调节。 实验工质二氧化碳的压力由装在压力台上的压力表读出（如要提高精度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二氧化碳柱的高度来度量，然后再根据承压玻璃管内径均匀、截面积不变等条件换算得出。 3. 抽油、充油操作 因为压力台的油缸容量比主容器容量小，需要多次从油杯里抽油，再向主容器充油，才能在压力表上显示压力读数。压力台抽油、充油的操作过程非常重要，若操作失误，很容易损坏实验设备，所以务必按下述步骤仔细操作： 关闭压力表及进入本体油路的两个阀门，开启压力台上油杯的进油阀。 摇退压力台上的活塞螺杆，直至螺杆全部退出，这时压力台油缸中抽满了油。 先关闭油杯阀门，然后开启压力表和进入本体油路的两阀门。 摇进活塞螺杆，经本体充油，如此交复，直至压力表上有压力读数为止。 5）再次检查油杯阀门是否关好，压力表及本体油路阀门是否开启，即可进行实验。 实验结束后要将油抽回油杯。注意保持系统略有正压，千万不可不断抽油！ 4. 测定承压玻璃管内CO2的质量面积比常数K值。 由于充进承压管内的CO2质量不便测量，而玻璃管内径或截面积A又不易测准，因而实验中是采用间接办法来确定CO2的比体积，认为CO2比容V与其高度是一种线性关系，具体如下： a)已知CO2在20℃100atm时的比容 V（20℃，100atm）=0.00117m3/kg b）实测本实验台CO2在20℃，100atm时的CO2液柱高度Δh*(m)（注意玻璃水套上刻度的标记方法）。 c)由a)可知： 因为V（20℃，100atm）=Δh*A/m=0.00117m3/kg，所以 则任意温度、压力下CO2的比容为 式中：Δh=h-h0 h —任意温度、压力下的水银柱高度 h0—承压玻璃管内径顶端刻度 实验中应注意： 做各条定温线时，实验压力P≤10MPa，否则承压玻璃管有破裂的危险；实验温度t≤50 ℃。 三、实验内容及步骤 1．开启超级恒温槽，调节到所需的恒温温度。 2．压力计抽油，方法见原理部分。 3．测定温度为20℃ 时的等温线及（20℃，100atm）k值测量两个饱和点及过冷过热两点。 4．在20℃～tc 之间，测定CO2的饱和蒸汽压和温度的对应关系。 5．测定CO2的临界等温线和临界参数；观察临界现象。 临界乳光现象观察 整体相变现象 汽液两相模糊不清现象6．测定高于临界温度的等温线35℃即可5个点。 综上即本实验需要测量 四、处理及报告 1．k值的测定 0=3.0cm，在10.0MPa状态下Δh=3.2cm，所以 h/cm h0/cm Δh/cm k/(kg/m2) 6.2 3.0 3.2 27.35 2. 数据记录及处理 临界点以下等温线及饱和线数据P/MPa h/cm Δh/cm v/(m3/kg) 10.00 6.2 3.2 0.001170 6.20 6.6 3.6 0.001316 5.50 17.0 14.0