热力学实验指导书.doc

热 力 学 实 验 华北电力大学 目 录 实验一 二氧化碳临界状态观测及 P-v-t 关系实验 ………………………………………2 实验二 气体定压比热实验……………………………………………………………………5 实验三 空气绝热指数测定实验………………………………………………………………10 [实验一] 二氧化碳临界状态观测 及 P-v-t 关系实验 一、实验目的 1. 了解 C02 临界状态的观测方法 , 增加对临界状态概念的感性认识。 2. 加深对课堂所讲的工质的热力状态、凝结、汽化、饱和状态等基本概念的理解。 3. 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。 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-t标图中绘出低于临界温度 (t=20℃)、临界温度(t=31.1 ℃)和高于临界温度（t=40℃）的三条等温曲线。并与标准实验曲线及理论计算值相比较 , 并分析其原因。 2. 观测临界状态 （1）临界状态附近汽液两相模糊的现象。 （2）汽液整体相变现象。 三、实验设备及原理 1. 整个实验装置由压力台 , 恒温器和实验本体及其防护罩三大部分组成 , 如图一所示 。 2.实验台本体如图二所示 , 其中 ： 1 ----高压容器 ；2 ----玻漓杯； 3 ----压力池； 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； 1O ----温度计。 3. 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 之间有： F(P,v,t)=0 或 t=f(P,v) （1） 本实验就是根据式（1） , 采用定温方法来测定 CO2 P-v 之间的关系 , 从而找出 C02 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，迫使水银进入予先装了 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。 5. 实验工质 CO2 的压力由装在压力台上的压力表读出。温度由插在恒温水套中的温度计读出。 四、实验步骤 1. 按图一装好实验设备，并开启实验台本体上的日光灯。 2. 使用恒温器调定温度。 （1）将蒸馏水注入恒温器内 , 注至离盖 30-50mm 为止。检查并接通电路，开动电动泵，使水循环对流。 （2）旋转电接点温度计顶端的帽形磁铁调动凸轮示标使凸上端面与所要调定的温度一致,要将帽形磁铁用横向螺钉锁紧，以防转动。 （3）视水温情况,开、关加热器,当水温未达到要调定的温度时,恒温器指示灯是亮的, 当指示灯时亮时灭闪动时,说明温度已达到所需恒温。 （4）观察玻璃水套上两支温度计，若其读数相同且与恒温器上的温度计及电接点温度计标定的温度一致时（或基本一致），则可（近视）认为承压玻璃管内的C02 的温度处于所标定的温度。 （5）当需要改变实验温度时,重复（２）～（４）即可 。 3. 加压前的准备 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，不但加不上压力还会损坏实验设备,所以务必认真掌握,其步骤如下： （１）关压力表及其入本体油路的两个阀门,开启压力台上油杯的进油阀。 （２）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。 （３）先关闭油杯阀门,然后开启压力表和进入本体油路的两个阀门。 （４）摇进活塞杆,给本体充油,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，若均已稳定，即可进行实验。 4. 实验中用△h 表示比容 因为　　　　　　　　式中：m -- CO２ 质量 A -- 玻璃管截面积 由于 C02 质量不变，截面积 A 不变，所以实验中可用高度 h（即△h）的变化来表示比容的变化。 5. 实验中应注意以下几点: （１）做各条定温线时，实验压力 P9.8MPa, 实验温度 50 ℃ 。 （２）一般取 h 时压力间隔可取 0.196～0.490MPａ. 但在接近饱和状态时和临界状态时，压力间隔就取为 0.049MPａ。 （３）实验中取 h 时，水银柱液面高度的读数要注意，应使视线