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姓名：
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日期： 2015
地点：
实验报告课程名称： 化工专业实验 指导教师： 成绩：_____ ____
实验名称： CO2临界状态观测及PVT关系测试 同组学生姓名：
一、实验目的 二、实验设备及原理
三、实验内容及实验步骤 四、数据记录及处理
五、实验结论及误差分析 六、实验结论及误差分析
七、分析和讨论
一、实验目的
1、了解CO2临界状态的观测方法，增加对临界状态概念的感性认识。 2、增加对课堂所讲的工质热力状态、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，恒温器等热工仪器的正确使用方法。 二、实验设备及原理
1、图 试验台本体
试验台本体如图所示。其中1－高压容器；2－玻璃杯；防身报警器3－压力机；4－水银；5－密封填料；6－填料压盖；7－恒温水套；8－承压玻璃杯；9－CO2空间；10－温度计。 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蓄电池模拟器之间有：
或 （1）
本实验就是根据式（1），采用定温方法来测定CO2的p-v-t关系，从而出CO2的p-v-t关系。
实验中，压力台油缸送来的压力由压力油传入高压容器帮玻璃杯上半部，迫使水银进入预先CO2气体的承压力玻璃管容器，CO2被压缩，其压力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。
实验工质二氧化碳的压力值，由装在压力台上的压力表读出。温度由插在恒温水套中温度计读出。比容首先由承压玻璃管内二氧化碳柱的高度来测量，而后者根据承压玻璃管内径截面不变等条件来换算得出。
3、抽油、充油操作
因为压力台的油缸容量比容器容量小，需要多次从油杯时抽油，再向主容器管充油、充油的操作过程非常重要，若操作失误，不但加不上压力，还会损坏试验设备。所以，务必认真掌握，其步骤如下：
（1） 关压力表及其进入本体油路的两个阀门，开启压力台油杯上的进油阀。
（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） 摇进活塞螺杆，使本体充油。如此交复，直至压力表上有压力表读数为止。
（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。若均已调定后，即可进行实验。
（6） 再次检查油杯的进油阀是否关闭，压力表及其进入本体油路的二个阀门是否开启。温度是否达到所要求的实验温度。如条件均已调定，则可进行实验测定。
承压玻璃管(毛细管)内CO2的质面比常数K值的测量方法
测定承压玻璃管内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CO2的比容，认为CO2的比容v与其高度是一种线性关系。具体方法如下：
a）已知CO2液体在20℃，9.8MPa时的比容v（20℃、9.8MPa）＝0.00117M3·kg。
b）实际测定实验台在20℃，9.8MPa时的CO2液柱高度△ho（m）。（注意玻璃管水套上刻度的标记方法）
c）
其中：K－即为玻璃管内CO2的持面比常数。
所以，任意温度、压力下CO2的比容为：
式中：
任意温度、压力下水银柱高度。
－承压玻璃管内径顶端刻度。
三、实验内容及实验步骤
1、接通恒温浴电源，调节恒温水到所要求的实验温度。
2、砝码式压力计抽油，方法参见原理部分。
3、测定低于临界温度t=20℃时的等温线及K值
（1）将恒温器调定在t=20℃，并保持恒温。
（2）调节压力。当玻璃管内水银柱升起来后，应足够缓慢地摇进活塞螺杆，以保证等温条件。否则，将来不及平衡，使读数不准。
（3）按照适当的压力间隔取h值。
（4）注意加压后CO2的变化，特别是注意压力和饱和温度之间的对应关系以及液化、汽化等现象。要将测得的实验数据及观察到的现象一并填入表。
4、测定t=20~tc℃时饱和温度和饱和压力的对应关系。
5、测定临界参数，并观察临界现象。
（1）按上述方法和步骤测出临界等温线，并在该曲线的拐点处出临界压力pc和临界比容vc，并将数据填入表1。
（2）观察临界现象。
a)整体相变现象
由于在临界点时，汽化潜热等于零，饱和汽线和饱和流线合于一点，所以这时汽液的相互转变不是象临界温度以下时那样逐渐积累，需要一定的时间，表现为渐变过程，而这时当压力稍在变化时，汽、液是以突变的形式相互转化。
b)汽、液两相模糊不清的现象
处于临界点的CO2具有共同参数（p、v、t），因而不能区别此时CO2是气态还是液态。如果说它是气体，那么，这个气体是接近液态的气体；如果说它是液体，那么，这个液体又是接近气态的液体。下面就来用实验证明这个结论。因为这时处于临界温度下，如果按等温线过程进行，使CO2压缩或膨胀，那么，管内是什么也看不到的。现在，我们按绝热过程过程来进行。首先在压力等于7MPa附近，突然降压CO2状态点由等温线沿绝热线降到液区，管内CO2出现明显的液面。这就是说，如果这时管内的CO2是气体的话，那么，这种气体离液区很接近，可以说是接近液态的气体；当我们在膨胀之后，突然压缩CO2时，这个液面又立即消失了。这就告诉我们，这时CO2液体离气区也是非常接近的，可以说是接近气态的液体。既然，此时的CO2既接近气态，又接近液态，所以能处于临界点附近。可以这样说：临界状态究竟如何，就是饱和汽、液分不清。这就是临界点附近，饱和汽、液模糊不清的现象。
6、测定高于临界温度时的定温线。将数据填入原始记录表。
四、数据记录及处理
（1）K值的测定
h/cm | ho/cm | Δh/cm | k/(kg/ m² ) |
6.2 | 3.0 | 3.2 | 27.3 |
| | | |
计算示例：
Δh=h-ho=6.2-3.0=3.2cm
k=Δh/v=0.032/0.00117=27.3(kg/ m² )
（2）数据表
温度/℃ | P/Mpa | h/cm | Δh/cm | v/(m³/kg) |
20 | 4.00 | 29.3 | 26.3 | 0.009634 |
4.50 | 25.0 | 22.0 | 0.008059 |
5.00 | 21.5 | 18.5 | 0.006777 |
5.29 | 19.6 | 指纹套制作 16.6 | 0.006081 |
5.76 | 8.8 | 5.8 | 0.002125 |
6.31 | 6.5 | 3.5 | 0.001282 |
6.40 | 6.4 | 3.4 | 0.001245 |
锅炉制造7.00 | 6.3 | 3.3 | 0.001209 |
10.00 | 6.2 | 3.2 | 0.001172 圆钢加工 |
证件识别24.63 | 6.86 | 6.7 | 3.7 | 0.001355 |
22.81 | 5.88 | 17.0 | 14.0 | 0.005128 |
31.21 | 5.00 | 24.1 | 21.1 | 0.007729 |
6.03 | 18.5 | 15.5 | 0.005678 |
7.00 | 13.6 | 10.6 | 0.003883 |
7.43 | 7.5 | 4.5 | 0.001630 |
7.70 | 7.6 | 4.6 | 0.001685 |
7.85 | 7.2 | 4.2 | 0.001538 |
8.00 | 7.1 | 4.1 | 0.001502 |
8.35 | 7.0 | 4.0 | 0.001465 |
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