二氧化碳临界状态观测及pvt关系测定实验指导书文档格式.docx
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整个实验装置由压力台、恒温器和实验台本体及其防护罩等三大部分组成(如图一所示)。
图一试验台系统图
图二试验台本体
试验台本体如图二所示。
其中1—高压容器;
2—玻璃杯;
3—压力机;
4—水银;
5—密封填料;
6—填料压盖;
7—恒温水套;
8—承压汞容器;
9—CO2空间;
10—温度计。
、
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的p-v-t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由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,其压力和容器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,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。
比容首先由承压玻璃管内二氧化碳柱的高度来测量,而后再根据承压玻璃管内径均匀、截面不变等条件来换算得出。
五、实验步骤
1、按图一装好实验设备,并开启实验本体上的日光灯。
2、恒温器准备及温度调节:
(1)、把水注入恒温器内,注至离盖30~50mm。
检查并接通电路,开动电动泵,使水循环对流。
(2)、在温度控制器AL808E的控制面板上通过上下键设定好实验用的温度。
(3)、此时控制面板上视水温情况,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要恒温。
(4)、观察玻璃水套上的温度计,若其读数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(近似)认为承压玻璃管内的CO2的温度处于所标定的温度。
(5)、当所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)摇进活塞螺杆,使本体充油。
如此交复,直至压力表上有压力读数为止。
特别应注意以下情况,如螺杆已推进到极限位置,而压力尚未达到所需值,必须再一次抽油加压,此时要严格按以下程序操作,先关油路控制阀;
再开油杯进油阀,使压力表压力降至0;
关压力表控阀,倒退螺杆抽油至极限位置;
然后关油杯进油阀,开压力表控制阀,推进螺杆逐渐加压直到刚才所建立的油压时才能开油路控制阀(在此以前油路控制阀决不能开!
),进一步加压。
(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。
4、作好实验的原始记录:
(1)设备数据记录:
仪器、仪表名称、型号、规格、量程、精度。
(2)常规数据记录:
室温、大气压、实验环境情况等。
(3)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℃,时的比容V(20℃,)=0.00117M3·
㎏。
b)实际测定实验台在20℃,时的CO2液柱高度Δh0(m)。
(注意玻璃管水套上刻度的标记方法)
c)∵V(20℃,)=
∴
其中:
K——即为玻璃管内CO2的质面比常数。
所以,任意温度、压力下CO2的比容为:
(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。
5、测定低于临界温度t=20℃时的定温线。
(1)将恒温器调定在t=20℃,并保持恒温。
(2)压力从开始,当玻璃管内水银柱升起来后,应足够缓慢地摇进活塞螺杆,以保证定温条件。
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,直至压力p=。
(4)注意加压后CO2的变化,特别是注意饱和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1。
(5)测定t=25℃、27℃时其饱和温度和饱和压力的对应关系。
6、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找出临界压力pc和临界比容vc,并将数据填入表1。
(2)观察临界现象。
临界温度指气体能通过加压压缩成液态的最高温度,当温度高于临界温度时,无论加多大的压力也不能使气体液化。
理论上CO2的临界温度是31.1℃,故实验时温度在此附近时,通过不断地加压能看到某一压力(理论上是,实验误差等影响可能是在其附近)看到水银柱上面出现少许白雾(液化)随后加压白雾消失,无论再怎么加压也不会出现液化现象。
当实验温度低于31.1℃时,一直加压会出现少许液体,这是气液共存现象。
当温度高于31.1℃时,无论怎么加压也不会出现液化现象,当然如果此时忽然卸压会出现少许液化,这是因为突然降压,绝热降温造成的。
7、测定高于临界温度t=50℃时的定温线。
将数据填入原始记录表1。
六、注意事项
1.除t=20℃时,须加压到绝对压力10MPa(表压)外,其余各等温线均在5~9MP间测出h值,表压不得超过10MPa,温度不应超过60℃。
2.一般压力间隔可取~,接近饱和状态和临界状态时压力间隔适当取小些。
3.加压过程应足够缓慢以实现准平衡过程,卸压时应逐渐旋转压力泵手柄,决不可直接打开油杯阀卸压!
4.实验完毕将仪器设备擦净。
将原始记录交指导教师签字后方可离开实验室。
5.遇到疑难或异常情况应及时询问指导教师,不得擅自违章处理。
七、实验结果处理和分析
1、按表1的数据,如图三在p-v坐标系中画出三条等温线。
2、将实验测得的等温线与图三所示的标准等温线比较,并分析它们之间的差异及原因。
3、将实验测得的饱和温度与压力的对应值与图四给出的ts-ps曲线相比较。
CO2等温实验原始记录表1
t=20℃
t=31.1℃(临界)
t=50℃
p
(Mpa)
Δh
v=Δh/K
现象
进行等温线实验所需时间
分钟
分钟
图三标准曲线
图四ts-ps曲线
4、将实验测定的临界比容Vc与理论计算值一并填入表2,并分析它们之间的差异及其产生误差的原因。
临界比容Vc[m3/Kg]表2
标准值
实验值
Vc=RTc/Pc
Vc=3/8
RT/Pc
AL808E/L/R/0/0/QS智能型数字调节器设置:
一、按下PAR键3秒钟,进入一级参数设定:
序号
参数代码
参数名称
调整范围
说明
1
CF
测量单位显示
C摄氏度
2
prog
曲线程序控制
IdIE
不设置
3
SP
基本设定值
(量程)
SPL—SPH
在二级设定中设定
4
tune
PID自整定
OFF
on
选择on启动自整定
5
AL1
第一报警值
根据实验要求的t情况
在二级设定中设定ON后,设成t+1度
6
AL2
第二报警值
在二级设定中设定OFF后,AL2不出现。
7
Hys1
不设置(不出现)
8
9
prop
加热比例带
因设置自整定,该项不设,可自动进行。
10
积分时间
11
微分时间
12
rELc
冷却比例带
该项不设定。
13
加热动作周期
—
设成1或2秒(SSR模块接法)
14
15
Lcb
16
Hcb
17
LOC
组态密码
设成808,这时可以进行二级设定,设成其他数字时,不能进行二级参数设定
二、按下PAR键及↑键3秒钟以上,进入一级参数设定:
SPH
设定值最大值
-
设成,
对CO2也可设成
SPL
设定值最小值
设成,对CO2也可设成
HPL
最大输出功率
—100
最大输出功率百分数,设成100
snbP
故障输出功率
—100
故障输出功率百分数,设成
OFSt
输入误差修正值
根据情况,一般不设
C—F
测量单位
C摄氏度
F华氏度
设成C
Sn
传感器输入信号
设成.rtd(表示示用
Addr
本机通信地址
不设
bAud
通讯波特率
不设(不改变)
Ctrl
调节方式
On、oF、pld
设成pld,比例积分微分调节
SPrr
上电升温速率
设成1—2
OP1
第一输出
(主输出)
Tp、
0-20、4-20
设成Tp时间比例输出
OP2
第二输出
设成OFF,关闭该项
AL01
第1报警输出模式(AL1)
HiAL
设成HiAL超上限报警(这时在一级设置时,AL1会出现,可设成t+1度或其他值。
当时级温度值大于报警指示,显示窗数字闪动。
AL02
第2报警输出模式(AL2)
不用设
A—H
自动/手动
Auto、Hand
设成Hand、允许自动/手动切换
CJC
冷端补偿
Int等
设成Int
18
Pbd
加热比例单位
C—F等
19
PH-L
加热比例系数
20
Cbo
PID积分分离带的设置
Auto
Hand
设成Auto
21
rop
缓启动功能
22
Oprr
缓启动速度
23
Act
控制方式
rEu、dir
设成rEu表示加热反控制
24
HiL
25
LoL
26
FiL
27
Proc
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- 二氧化碳 临界状态 观测 pvt 关系 测定 实验 指导书