嗫?暁雲?
范文一：热力学实验
工程热力学实验
一、热力设备认识
（时间：第7周周二3、4节；地点：工科D504）
一、实验目的
1. 了解热力设备的基本原理、主要结构及各部件的用途；
2. 认识热力设备在工程热力学中的重要地位、热功转换的一般规律以及热力设备与典型热力循环的联系。
二、热力设备在工程热力学课程中的重要地位
工程热力学主要是研究热能与机械能之间相互转换的规律和工质的热力性质的一门科学，这就必然要涉及一些基本的热力设备(或称热动力装置) ，如内燃机、制冷机、藩汽动力装置、燃气轮机等。了解这些热力设备的基本原理、主要结构、和各部件的功能，对正确理解工程热力学基本概念、基本定律十分必要。工程热力学中涉及的各循环都是通过热力设备来实现的，如活塞式内燃机有三种理想循环：定容加热循环、定压加热循环和混合加热循环；蒸汽动力装置有朗肯循环；燃气轮机有定压加热循环和回热循环；制冷设备有蒸汽压缩制冷循环、蒸汽喷射制冷循环等。卡诺循环则是由两个定温和两个绝热过程所组成的可逆循，具有最高的热效率，它指出了各种热力设备提高循环热效率的方向。因此，对这些热力设备的工作原理和基本特性有一个初步了解，对一些抽象概念有一个感性认识，能够加深对热力学基本定律的理解，掌握一些重要问题(如可逆和不可逆) 的实质，有助于学好工程热力学这门课程。
三、各种热力设备的基本结构与原理
1. 内燃机
内燃机包括柴油机和汽油机等，是-种重量轻、体积小、使用方便的动力机械。以二冲程柴油机为例，其基本结构如图1所示。
图1 内燃机结构图
内燃机的工质为燃料燃烧所生成的高温燃气。根据燃料开始燃烧的方式不同可分为点燃式和压燃式，点燃式是在气缸内的可燃气体压缩到一定压力后由电火花点燃燃烧；压燃式是气缸内的空气经压缩其温度升高到燃料自燃温度后，喷入适量燃料，燃料便会自发地燃烧。压燃式内燃机的工作过程分为吸气、压缩、燃烧、膨胀及排气几个阶段。吸气开始时进气门打开，活塞向下运动把空气吸入气缸。活塞到达下死点时进气门关闭而吸气过程结束。进气门和排气门同时关闭，活塞向上运动压缩气缸内空气，空气温度与压力不断升高，直到活塞到达上死点时，压缩过程结束。这时气缸内空气温度已超过燃料自燃温度，向气缸内喷入适量燃料，燃料便发生燃烧。燃烧过程进行的很快，接着是高温燃气发生膨胀，推动活塞向下运动带动曲轴作出机械功。活塞到达下死点时，排气门打开，气缸内的高温高压燃气通过排气门排至大气，活塞又向上运动将气缸内的剩余气体推出气缸，活塞到达上死点时排气过程结束，完成一个循环。当活塞再一次由上死点向下运动时重新开始一个循环。这样通过气缸实现了燃料的化学能变为热能，热能又变为机械能的过程。
汽油机的工作过程基本上与柴油机差不多，不同之处在于汽油机的汽油预先在化油器内蒸发汽化并和空气混合后一起吸入气缸，压缩过程结束后由电火花点燃燃烧。其它过程与柴油机完全相同。
内燃机是主要用在工程机械、船舶和航空等领域，以及海上采油平台用内燃机发电。 汽油机的总体构造分为基本机构和辅助系统，如图2所示。
基本机构包括:
曲柄连杆机构:气缸盖、气缸体、曲轴箱、活塞、连杆和曲轴，其功用是将燃料的热能
通过活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，向外输出机械功。
配气机构:配气凸轮轴，进、排气门等，它的功能是定时开启和关闭进、排气门，以便吸入新气和排出废气。
辅助系统包括：
供给系统：定时、定量、定质地向缸内供应空气和喷入燃料。
冷却系统：对内燃机各零部件进行冷却。
润滑系统：不断地给摩擦表面供给润滑油，冷却摩擦表面，延长机件寿命。
点火系统：用电火花点燃气缸内高温高压的汽油和空气混合物。
启动系统：采用手摇启动和电机启动内燃机。
图2 汽油机总体构造系统
2. 蒸汽动力装置
图3为简单蒸汽动力装置示意图。它由锅炉、汽轮机、冷凝器及给水泵四部分组成。
图3蒸汽动力装置示意图
水蒸汽是蒸汽动力装置的工作物质，称为工质。锅炉是水蒸汽的发生器。从锅炉产生的高温高压的过热蒸汽被送往蒸汽轮机作功。图4所示，在蒸汽轮机中，蒸汽先在喷管中降压膨胀增加流速，然后以高速冲击涡轮叶片，推动转子转动，使蒸汽轮机输出机械功，驱动发电机发电。从汽轮机排出的乏气进入冷凝器。在冷凝器中，蒸汽被冷却水吸走热量而凝结成水，其容积骤然降为原容积的数千分之一，因而在冷凝器中及汽轮机出口处造成很高的真空。当蒸汽在汽轮机中膨胀到这么低的压力时，蒸汽能推动涡轮作出更多的机械功。从冷凝器出来的冷凝水被给水泵加压后，重新送回锅炉加热产生蒸汽。
在锅炉中，供燃料燃烧用的空气从大气吸入后，先在锅炉的空气预热器中加热提高温度，然后送入炉膛和燃料混合并进行燃烧，把燃料的化学能转变成热能，产生高温烟气。由于高温烟气的加热，进入锅炉的水先在省煤器中受热升高温度，然后进入汽锅中受热蒸发而生成水蒸汽，再进入过热器受热升高温度成为过热水蒸汽。于是过热蒸汽又可送往汽轮机膨胀作功，重复上述循环工程。在蒸汽动力装置中，汽轮机是实现热转化为功的设备。
3. 燃气轮机装置
燃气轮机装置是近三十年来发展起来的新型动力装置，具有功率大、重量轻、体积小的优点，广泛应用于航空发动机和舰艇发动机，近年来逐渐被应用于发电及其它部门。如图4所示。
图4 燃气轮机装置示意图
燃气轮机装置由压气机、燃烧室及涡轮机（透平）三部分组成。它的工质亦是燃料燃烧生成的燃气。工作时，从大气中吸入的空气，然后在压气机中对空气压缩提高其温度和压力。压缩后的空气送入燃烧室，一部分空气和喷入的燃料一起燃烧，另一部分用来和高温燃气混合以降低其温度，使工质温度和燃气轮机叶片允许的最高工作温度相适合。然后工质流入涡轮机在其中膨胀而推动转子作出机械功，其工作原理与汽轮机相同，作功后的废气则直接排到大气中。
还有一种燃气轮机装置，它以氦或氢作工质，在压缩升压后采用外部加热工质，使之膨胀作功，然后工质在冷却器中放热从而完成工作循环。这类装置称为闭式循环燃气轮机装置，相应地前一种可称为开式循环燃气轮机装置。
由于在定压加热燃气轮机装置中，排气滠度往往高于燃烧室进口处高压空气的温度，因此可以采用回热器，用燃气轮机排出的高温废气预热供入燃烧室的高压空气，以减少燃料消耗，提高热效率。这种循环称为燃气轮机回热循环。如图5所示。
图5 燃气轮机回热循环示意图
另外，为了提高燃气轮机的热效率，增加输出净功。可采用多级压缩中间冷却的回热循环和具有多级膨胀及中间再热的回热循环。但这种循环的装置结构复杂、体积庞大，故适用
意义不大，这里不在赘述。
4. 制冷装置
在热力工程领域内，除了各种热能动力装置外，还有一类重要的热力装置，它用于实现由温度较低的物体吸出热量而放给温度较高的自然环境，从而使物体的温度降低到环境温度以下并维持其温度为低温，称为制冷装置。这里所说的制冷是相对于环境温度而言的。一桶开水置于空气中，逐渐冷却成常温水，这一过程是自发地传热降温，不是制冷。只有用一定的方式将水冷却到环境温度以下，才可称为制冷。
制冷装置中使用的工作介质称为制冷剂，制冷剂在制冷机中循环流动，不断地与外界发生能量交换，即不断地从被冷却对象中吸取热量，向环境介质排放热量，制冷剂的状态发生变化，这种综合过程称为制冷循环。为了实现制冷循环，必须消耗能量，该能量可以是机械能、电能、热能、太阳能及其它形式的能量。
制冷方法可分为输入功实现制冷和输入热量实现制冷，电冰箱、空调器等都是输入功实现制冷。
制冷机从低温热源吸热，向高温热源放热，制冷机消耗功，如图 6所示，这是一个逆卡诺循环， 或称逆向循环（卡诺循环是从高温热源吸热，向低温热源放热) 。逆向循环不仅可以用来制冷，还可以把热能释放给某物体或空间，使之温度升高。作为后一种逆向循环系统称为热泵。制冷机和热泵在热力学上并无区别，因为他们的工作循环都是逆向循环，区剧仅在于使用目的。逆向循环具有从低温热源吸热、向高温热源放热的特点。当使用目的是从低温热源吸收热量时，系统称为制冷机，如电冰箱；当使用目的是向高温热源释放热量时，系统称为热泵。在许多场合，同一台机器在一些时候作制冷机用，在另一些时候作热泵用，如空调器，夏季冷却，冬季加热。
图6 制冷剂示意图
制冷装置根据所用工质不同可分为空气压缩制冷装置和蒸汽压缩制冷装置。
蒸汽压缩制冷装置是最常用的一种制冷设备。其工质是氟里昂或氨等。图7为蒸汽压缩制冷装置简图。
图7 蒸汽压缩制冷装置
工质的低压蒸汽先在压缩机中被压缩而提高压力温度，然后工质被送往冷凝器，在冷凝器中，工质向冷却水放热而凝结成高压的液体。最后让液态工质通过节流阀节流降压而使其温度降到所需的低温。当把低温工质送入蒸发器中吸热汽化时，就可以在蒸发器周围的冷藏库中造成低温，以利用来冷冻制冰或生产低温介质。吸热后，工质汽化而成为低压蒸汽并从蒸发器流出。于是工质的低压蒸汽又被送住压缩机压缩升压，重复上述循环过程。
电冰箱：压缩机、冷凝器、毛细管、蒸发器。制冷剂（常用R12）经压缩机送到冷凝器内，冷凝成液体后经毛细管节流进入箱体内的蒸发器中，吸收箱内的热量，蒸发成低压气体，然后再回到压缩机内，完成一个循环。
空调器：压缩机、冷凝器、毛细管、蒸发器、风机、控制器。空调器可分为窗式、立柜式、分体式多种。分体式空调是将压缩机、冷凝器等组装成冷凝机组置于室外，将蒸发器、风机与控制元件等构成冷风箱置于室内。这种空调的优点是嗓声低、散热好、外形美观。
四、实验报告
1．简述各种热力设备的工作原理和基本结构，画出设备简图。
2．简述各种热力设备中工质的循环过程。
3．热力设备是否都需要用工质才能工作，为什么?
4．上述热力设备常用于什么用途？
5．指出设备与装置中实现热能与机械能相互转化的。
二、气体定压比热容的测定
（时间：第12周周四3、4节；地点：工科D511）
一、实验目的
1．掌握气体比热容测定装置的基本原理，了解辐射屏蔽绝热方法的基本思路；
2．进一步熟悉温度、压力和流量的测量方法；
3．测定空气的定压比热容，并与文献中提供的数据进行比较。
二、实验原理
按定压比热容的定义， c p =δq p
d T
δq p =c p ?d T
T 2
Q p =m c p ?d T
T 1?
气体定压比热容的积分平均值： c pm =Q p
m (T 2-T 1) =Q p
m ?T （1）
式中，Q p 是气体在定压流动过程中由温度T 1被加热到T 2时所吸收的热量（W ），m 是气体的质量流量（kg/s），△T 是气体定压流动受热的温升（K ）。这样，如果我们能准确的测出气体的定压温升△T ，质量流量m 和加热量Q ，就可以求得气体的定压比热容c pm 。 在温度变化范围不太大的条件下，气体的定压比热容可以表示为温度的线性函数，即
c p =a +bT
1T =不难证明，温度T 1至T 2之间的平均比热容，在数值上等于平均温度m 2(T 1+T 2)下
气体的真实比热容，即 ?T +T 2?C pm =C p 1?=a +bT m 2 ??（2） 据此，改变T 1或T 2，就可以测出不同平均温度下的比热容，从而求得比热容与温度的关系。
三、实验设备
实验所用的设备和仪器主要有风机、流量计、比热仪主体、调压变压器、温度计等。实验时，被测气体由风机经流量计送入比热仪主体，经加热、均流、旋流、混流后流出。在此过程中，分别测定：在流量计出口处的干、湿球温度T 0和T w ，气体流经比热仪主体的进出口温度T 1和T 2；气体的体积流量V ；电加热功率P 以及实验时的大气压P b 和流量计出口处
的表压P e 。
气体的流量由节流阀控制，气体出口温度由输入电加热器的功率来调节。本比热仪可测300℃以下气体的定压比热容。
前已指出，提高测量精度的关键是提高Q p 、ΔT和m 的测量精度，设电加热器的功率为P ，则，
P =Q g +Q ε （3）
其中，Q g 是气体所吸收的热量，Q ζ是损失到环境中的热量。由于杜瓦瓶实际上是一个高度真空的多层瓶，且每一层的内壁上都镀有高反射率的水银。这样，按着传热学理论，通过杜瓦瓶的散热损失将很小，因此在（3）式中的Q ζ 实际上很小，完全可以忽略不计。这样，P =Q g 。如果通入比热仪本体的是纯气体，则Q p =Q g =P 。然而，如果通入的是湿空气，而我们要测定的是干空气的定压比热容，则，
Q p =Q g +Q W =P -Q W
其中Q W 是湿空气中水蒸气所吸收的热量，它可用下式计算 （4）
Q W =m w ?C P ?W ??t kW （5） C PW =1. 844?1+2. 65?10-4t m （6） ()
1()t = m 2t 1+t 2 ℃ （7）
式中，m w 是湿空气中水蒸气的质量流量（kg/s），C pw 是水蒸气的定压比热容（kJ/kg·℃）
四、实验方法及数据处理
实验中需要测定干空气的质量流量m ，水蒸气的质量流量m w ，电加热器的加热量（即气流吸热量）Q g 和气流温度等数据。具体测定方法和实验步骤如下：
1）接通电源及测量仪表，选择所需的出口温度计插入混流网的凹槽中；
2）摘下流量计上的温度计，开动风机，调节节流阀，使流量保持在额定值附近。测出流量计出口空气的干球温度T 0，湿球温度T w ；
3）将温度计插回流量计，调节流量，使之保持在额定值附近。接通电加热器电源，逐渐提高电加热器功率，使出口温度升至预定值（可根据P=12ΔT/τ来估算所需功率，其中ΔT为气流进出口温差（℃），τ为每流过10升（0.01m 3）空气所需的时间，秒）。
4）待出口温度稳定后（出口温度在15分钟内无明显变化）读出下列数据：
τ：每流过10升空气所需要的时间，s ；
T1：比热仪进口温度亦即流量计的出口温度，K ；
p b ：当地大气压，mmHg ；
p e ：流量计出口表压，mmH 2O ；
P ：电加热器输入功率，W 。
5）完成上述步骤后，改变加热器功率，重复步骤1）~4），测得另一组数据，直到完成测量任务（至少测四组，以出口温度T 2分别为40℃，60℃，80℃，100℃，或100℃，120℃，140℃，160℃）。然后切断电源，使仪器恢复原样。
有了上述数据后，即可用公式（1）、（4）和（6）求出相应的比热容，现把有关参数的计算说明如下：
1）湿空气中水蒸气容积成分r w 的计算。由于干湿球温度T 0和T w 从湿空气的焓—湿图上（h —d 图）查出湿空气的含湿量d （g/kg），用下式即可算得r w ： r w =d 622+d （8）
2）水蒸气质量流量m w 的计算，按理想气体状态方程和分压定律，水蒸气质量流量m w 可以表示为 m w =p w (V ' /τ) kg/s R w T 0（9）
其中V ’是τ时间段为空气所流过的容积，在这儿我们取定为V ’=0.01立方米，R w 是水蒸气的气体常数，R w =461.5J/(kg·K) ；T 0是干球温度，K ；而p w 是水蒸气的分压力，它可用下式计算 105
p w =r w (P b +?h /13. 595) ?=133. 322r w (P b +0. 0735565?h ) Pa （10） 750. 062
3）干空气质量流量m 的计算方法仿前 m =P (V ' /τ) kg/s RT 0（11）
其中R 是空气的气体常数，R=287 J/（kg·K ），而p 是干空气的分压力
?h ) ，Pa (12)
p =133. 322(1-r w )(P b +0. 0735565
五、注意事项
1．切勿在空气流未通过的情况下使用电加热器工作，以免引起局部过热而损坏比热仪；
2．电加热器输入电压不得超过220V ，气体出口温度不得超过300℃；
3．加热和冷却缓慢进行，以防止温度计和比热仪本体因温度骤升骤降而破损；加热时要先启动风机，再缓慢提高加热器功率，停止试验时应先切断电加热器电源，让风机继续运行10至20分钟。
六、实验报告
1．简述实验原理和仪器构成原理；
2．列表给出所有原始数据记录；
3．列表给出实验结果（数据处理，要附有例证）；
4．绘出Cpm~tm图线，用最小二乘法给出经验关系式，给出平均偏差和最大偏差，并与下述经验方程比较
T 2T 3C p =1. 02319-1. 76019?10-4T +4. 02402?10-3() -4. 87268?10-4() kJ/(kg·K) 100100
其中T 为空气的绝对温度，K 。
5．分析造成实验误差的各种原因，提出改进方案；
6．你在实验中遇到的主要困难是什么？试提出改进方法。你对该实验的总评价如何？
七、思考题
1．在本实验中，如何实现绝热？
2．气体被加热后，要经过均流、旋流和混流后才测量气体的出口温度，为什么？简述均流网、旋流片和混流网的作用？
3．尽管在本实验装置中采用了良好的绝热措施，但散热是不可避免的。不难理解，在这套装置中散热主要是由于杜瓦瓶与环境的辐射造成的。你能否提供一种实验方法（仍利用现有设备）来消除散热给实验带来的误差？
11
范文二：化工热力学实验
实验一 二氧化碳临界状态观测及p-v-t关系测定
气体的压力、体积、温度(p、v、t)是物质最基本的热力学性质：pvt数据不仅
是绘制真实气体压缩因子固的基础，还是计算内能、始、嫡等一系列热力学函数的根据。在众多的热力学性质中，由于pvt参数可以直接地精确测量，而大部分热力学函数都可以通过pvt参数关联计算，所以气体的pvt性质是研究其热力学性质的基础和桥梁。了解和掌握真实气体pvt性质的测试方法，对研究气体的热力学性质具有重要的意义。 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. 加深对课堂所讲工质的热力状态、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坐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，并分析差异原因。
2. 测定CO2在低于临界温度时，饱和温度与饱和压力之间的对应关系。 3. 观测临界状态
(1) 临界状态时近汽液两相模糊的现象。 (2) 汽液整体相变现象。
(3) 测定的CO2的tc,pc,vc等临界参数，并将实验所得的vc值与理想气体状态方程和范德华方程的理论值相比较，简述其差异原因。 三、实验装置
实验装置由压力台、恒温器、试验本体、及其防护罩三大部分组成。
1. 整体结构：见图1。 2. 本体结构：见图2。
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 四、实验原理
对简单可压缩热力系统，当工质处于平衡状态时，其状态参效p、v、t之间有：F(p,v,t)=0 或 t=f(p,v)（1）。本试验就是根据式（1），采用定温方法来测定CO2p-v之间的关系，从而找出CO2的p-v-t的关系。
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力台上的活塞杆的进、退来调节，温度由恒温器供拾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，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度量，而后再根据承压玻璃管内径均匀、面积不变等条件换算得出。 五、实验步骤
1. 装好实验设备，开启试验台本体上的日光灯
2. 使用恒温器调定温度，对本体维持一定温度。一般先做低温条件下的实验，然后再做较高恒温条件下的实验。
3. 应用活塞式压力计对玻璃容器中的二氧化碳进行加压。加压时要缓慢转动手轮，使活塞杆缓慢推进压力油进入本体。玻璃容器中的二氧化碳受压缩后体积逐渐减小，在此过程中随时记录各个不同压力下的二氧化碳体积数据，并注意观察纯物质的相变过程。在饱和点附近适当多记录一些数据。
4. 测定t=20℃的低于临界温度的等温线
5. 测定临界温度t＝30.10℃的等温线和临界参数，观察临界现象 6. 测定t=40℃的高于临界温度的等温线
7．结束实验后，缓慢卸压，关闭循环水，拔下日光灯电源，整理好实验台。 六、数据处理
1．
计算仪器常数
由于充进承压玻璃管内的CO2质量不便测量，而玻璃管内径或界面（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ν
与其高度是一种线性关系。具体如下：
1)已知CO2液体在20℃，9.8MPa时的比容ν（20℃，9.8MPa ）=0.00117m3/kg 2）如前操作实地测出本试验台CO2在20℃，9.8MPa时的CO2液柱高度Δh*(m)，（注意玻璃水套上刻度的标记方法）
?h??A3）由1)可知υ(20°c,9.8MPa)= =0.00117m3/kg
m
m?h*
??k(kgm2) A0.00117
那么任意温度，压力下CO2的比容为
v?
?h?h
? mhk
式中 ?h?h?h f2． 3． 4．
将测得的数据整理成表，并在p-v图上作出等温线 应用RK方程进行体积数据推算，并与相应的实验值比较 对所测数据进行误差分析
七、注意事项
1．做各条定温线，实验压力p≤9.8Mpa，实验温度t≤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，压力间隔应取为0.049MPa。
3．实验中取h时，水银柱液面高度的读数要注意，应使视线与水银柱半圆形液面的中间对齐。
4．不要在气体被压缩的情况下打开油杯阀门，致使二氧化碳突然膨胀而溢出玻璃管外，水银则被冲出玻璃杯，卸压时应该慢慢退出活塞杆，使压力逐渐下降。 5．为保证二氧化碳的定温压缩和定温膨胀，除了要保证流过水套的水温恒定以外，加压（或减压）过程也必须足够缓慢，以免玻璃管内的二氧化碳温度偏离管外的恒定温度。
6．如果在玻璃管外或水套内壁附有小气泡妨碍观测，可以通过放、充水套中的水的办法将气泡冲掉。
7．挪动实验台本体要平移平放，以免玻璃杯内的水银倾入压力容器。 八、实验报告
1. 简述实验原理及过程。 2. 各种数据的原始记录。 3. 计算并在p-v图上画出等温线。
4. 将实验测得的饱和温度与饱和压力的对应与有关资料上数据进行比较，做p-t图。
5. 将实验测得的临界比容vc与理论计算值列表比较其差异及原因。 6. 实验讨论。
图1 试验台系统
图2 试验台本体
图3 试验曲线关系
实验二 二元汽—液平衡数据的测定
汽液相平衡关系是精馏、吸收等单元操作的基础数据。随着化工生产的不断发
展，现有汽液平衡数据不能满足需要。许多物系的平衡数据很难由理论直接计算得到，必须由实验测定。
平衡实验数据测定方法有两类，即直接法和间接法。直接法中又有静态法、流动法和循环法等。其中循环法应用最为广泛。若要测得准确的汽液平衡数据，平衡釜是关键。现已采用的平衡釜形式有多种，且各有特点，应根据待测物系的特征，选择适当的釜型。
用常规的平衡釜测定实验数据，需样品量多且测定时间长。本实验用的小型平衡釜主要特点是釜外有真空夹套保温，可观察釜内的实验现象且样品用量少，达到平衡速度快，因而实验时间短。 一、 实验目的
1． 2．
测定常压下乙醇（1）－水（2）二元汽液平衡数据
通过实验了解汽液平衡釜的构造，掌握二元汽液平衡数据的测定方法和技能。
3．
对乙醇（1）——水（2）在常压下测定的数据用Wilson方程回归得能量参数，对于所测数据的准确性进行校验。
二、实验原理和计算关联公式
以水循环法测定气液平衡数据的平衡釜类型有多种多样，但基本原理都一样，如图所示，当体系达到平衡时，A容器的温度不变，此时A和B中的组成不随时间变化，从A和B容器中取样分析，可以得到汽液平衡数据。根据汽液平衡原理，当汽液两相达到平衡时，除了两相的温度，压力相等之外，任一组在两相中的逸度必须相等。即 fiv?fil
v?汽相： fi?p?iyi
v
液相： fil?
fi0xi?i
v? 对低压汽液平衡，其气相可以认为是理想气体混合物，即?i?1：若取体系温度，
压力下的纯组分作为标准态，再忽略它对液体逸度的影响，
则 fi0?fis?pis，从而得出汽液平衡下的关系式：
yip??ixipis
由实验测得等压下汽液平衡数据，则可由式?i?yips计算出不同组成下的活度系数。
xipi
体系活度系数与组成关系可采用wilson方程或van Laar方程关联计算 Wilson方程：
???12?21
ln?1??ln(x1??12x2)?x2???
?x1??12x2x2??21x1????21?12
ln?1??ln(x2??21x1)?x1???
x??xx??x?22111122?
Wilson方程二元配偶参数Λ12 ，Λ21采用非线型最小二乘法，由二元汽液平衡数
据直接回归而得。目标函数
22
? F???y?y?y?y????1计2计1实2实?jj???j
n
van Laar方程：
A21A12
log??log?1?2
AxAx
(1?212)2(1?121)2
A12x1A21x2
Antoine公式：logpis?Ai?三、实验装置
Bi
Ci?t
本实验采用小汽液平衡釜，其结构见图4，该釜使用广泛，操作简单，平衡时间短，温度测量用1／10 的水银温度计。
1—磨口 2—汽相取样口 3—汽相贮液槽 4—连通管 5—缓冲球 6—回流管 7—平衡室 8—钟罩
9—温度计套管 10—液相取样口 11—液相贮液槽 12—提升管 13—沸腾室 14— 加热套管 15—真空套管
图4 小汽液平衡釜示意图
四、实验步骤
1.加料：从加料口加入20毫升乙醇和水，然后开冷却水。
2..观察大气压,将100毫升针筒与系统相连，控制系统压力为101.325kPa。 3.加热：接通电源，调节变压器，缓慢升温加热至釜液沸腾。 4.调节阿贝折光仪的循环水温至20或25度
5.取样；观察平衡釜内的沸腾情况，冷凝回流液控制在每秒2～3滴，稳定地回流约20分钟，以建立平衡状态。记下平衡温度，用取样器同时取气液两相样品。（为保证样品准确，取样时用取样器抽洗2～3次后再测）
6.分析：将取下的样品用阿贝折光仪测定其折光指数，通过标准曲线图查x,y的值；或采用气相色谱分析检测
7.取样后，改变釜内的组成，重复上述步骤，进行第二组数据的测定，要求每组至少测四组平衡数据。
8.实验结束，先把变压器的电压逐渐调到零，关闭其开关，切断折光仪和恒温槽的电源，釜内温度降低，关冷却水，整理好实验仪器试验台。 五、数据处理
1. 将实验测得的平衡数据以表格形式列出
2. 由实验测得几组T—x—y数据后，应用wilosn方程在计算机上进行计算，求出配偶参数，再求出气相组成，并与实验值比较。 3．由实验值和计算值作出t－x—y图
六、分析产生误差原因，并提出提高测量精度的措施 七、思考题
1. 实验中怎样判断汽液两相已达到平衡？ 2. 影响汽液平衡测定准确度的因素有哪些？ 3. 为什么要确定模型参数，对实际工作有何作用？ 参考文献
1 崔志娱等。石油化工。1986，15（9）：528 2 王关勤等。化学工程。1989，17（4）：68 3 J Gmching.VLE Date collection.Vol 1,1977 4 Hala E.Vapour Liquid Equilibrium,1967
附录1
乙醇-水溶液折光率数据（25℃） 摩尔浓度 折光率Nd
0 1.33341 0.047 1.34297 0.1 1.34841 0.15 1.3524 0.2 1.35646 0.3 1.36042 0.4 1.36341 0.5 1.36342 0.6 1.36441 0.7 1.36442 0.8 1.36463 0.9 1.36465 1 1.36468
附录2
乙醇-水汽液平衡数据（101.35KPa）
实验三 三元液—液平衡数据的测定
液液平衡数据是液液萃取塔设计及生产操作的主要依据，而平衡数据的获得目前尚依赖于实验测定 一、 实验目的
1．测定醋酸—水—醋酸乙烯在25℃下的液液平衡数据
2．用醋酸—水、醋酸—醋酸乙烯两对二元系的汽液平衡数据以及醋酸乙烯—水二元系的液液平衡数据，求得的活度系数关联式常数，以计算三元液液平衡结线的推算值，与实验数据比较；
3．通过实验了解测定方法，掌握实验技能，学会三角形相图的绘制。 二、实验原理
三元液液平衡数据的测定有不同的方法。一种是配制—定的三元混合物，在恒定温度下搅拌，充分接触以达到两相平衡，然后静止分层，分别取出两相溶液分析其组成，这种方法可直接测出平衡结线数据，但分析常有困难。
另一种方法是先用浊点法测出三元系的溶解度曲线，并确定溶解度曲线上的组成与某一物性(如折光率、密度等)的关系，然后再测定相同温度下的平衡结线数据，这时只需根据巳确定的曲线来决定两相的组图5 HAc—H20—VAc三元相图示意 成。
对于醋酸—水—醋酸乙烯这个特定的三元系，由于分析酯酸最为方便，因此采用先用浊点法测定溶解度曲线，并按此三元溶解度数据，对水层以醋酸及醋酸乙烯为坐标进行标绘，对油层以醋酸及水为坐标进行标绘，画成曲线，以备测定结线时应用，然后配制一定的
三元混合物，经搅拌，静止分层后，分别取出两相样品，分析其中的醋酸含量，由溶解度曲线查出另—组分的含量，并用减量法确定第三 组分的含量。 二、 实验装置
1． 液液平衡釜
其结构如示意图(图6)所示。
恒温水进口
图6 实验装置示意图
2．实验仪器包括电光分析天平，平衡釜及医用注射器等 3．实验用试剂
包括醋酸、酷酸乙烯和去离子水．它们的物理常数如下：
1．测定溶解度曲线，将恒温水浴的温度调至25℃，根据相图，配制一定浓度的醋酸—醋酸乙烯或醋酸—水的二元溶液约20g，恒温15min，然后用已称重的针筒缓慢滴入水或醋酸乙烯，不断摇动，仔细观察浊点出现，达浊点后将针筒拔出称重，减量法求出加样量，计算各组分的组成。
2．测定平衡结线．根据相图，配制在部分互溶区的三元溶液约60g，预先计算好各组分的重量，用分析天平减量法称取醋酸、水、醋酸乙烯重量，分别加入平衡釜中，计算出三元溶液的浓度。将此盛有部分互溶液体的装置调节至25℃恒温，用电磁搅拌20min，静止恒温10—15min，使其溶液分层达到平衡。
将已静止分层的液体用针筒分别取油层及水层，利用酸碱中和法分析其中的醋酸含量．由溶解度曲线查出另一组成，于是就可算出第三组分的组成。 四、数据处理
1．在三角形相图中，将本文附录中给出的醋酸—水—醋酸乙烯三元体系的溶解度数据作成光滑的溶解度曲线，把自己测得的数据标绘在图上；
2．将温度、溶液的总组成HAc、H20、VAc重量分率输入计算机，得出两液相的计算值（以摩尔分率表示）及实验值(以摩尔分率表示)进行比较。具体计算方法见附录部分。 五、思考与讨论
1．请指出图5中溶液的总组成点在A、B、C、D、E点会出现什么现象? 2．何谓平衡联结线，有什么性质?
3．本实验通过怎样的操作达到液液平衡? 4．说明引起液体相分裂的原因。
5．温度和压力对液液平衡的影响如何？ 6．自拟用浓度为o.1mol/L的NaOH滴定法测定实验系统共扼两相中醋酸组成的方法和计算式。取样时应注意哪些事项，H20及VAc的组成如何得到? 7.分析实验误差的来源。
11
附录2 三元液液平衡的推算
若已知互溶的两对二元的汽液平衡数据以及部分互溶对二元的液液平衡的数据，应用非线型最小二乘法，可求出各对二元活度系数关联式的参数。由于Wilson方程对部分互溶系统不适用，因此关联液液平衡常采用NRTL或UNIQUAC方程。
当已计算出HAc—H2O，HAc—VAc，VAc—H2O 三对二元系的NRTL或UNIQuAC多数后，可用Null法求出。
在某一温度下，已知三对二元的活度系数关联式参数，并已知溶液的总组成，即可汁算平衡液相的组成。
令溶液的总组成为xif，分成两液层，一层为A，组成为xiA，另一层为B，组成为xiB，设混合物的总量为1mol，其中液相A占Mmol，液相B占（1-M）mol。对i组分进行物料衡算：
xif?xiAA?(1?M)xiB （1）
若将xiA，
xif
在三角形坐标上标绘，则三点应在一条直线上。此直线称为
共轭线。根据液液平衡的热力学关系式：
xiA?iA?xiB?iBxiA?
（2） ?iB
?xiB?KixiB?iA
?iB
?iA
式中K?
将（2）代入（1）： xif?MKixiB?(1?M)xiB?xiB(1?M?MKi)
xiB?
xif
1?M(Ki?1)
（3）
12
由于 ?xiA?1;?xiB?1
因此
xif经整理得 x??1
?
iB
?1?M(K
i
?1)
?x
iA
??KixiB?1
xif
1?M(Ki?1)
??
Kixif
1?M(Ki?1)
?0
?xiB??xiA??
xif(Ki?1)
i
?1?M(K
?1)
?0 （4）
x1f(K1?1)1?M(K1?1)
x2f(K2?1)1?M(K2?1)
x3f(K3?1)1?M(K3?1)
对三元系可展开为
???0
?iA是A相组成及温度的函数，?iB是B相组成及温度的函数。xif是已知数，先假定两相混合的组成，由式（2）可求得K1、K2、K3，式（4）中只有M
是未知数，因此是个一元函数求零点的问题。
当已知温度、总组成、关联式常数，求两相组成的xiA及xiB的步骤如下： 1）
假定两相组成的初值（可用实验值作为初值），求Ki，解式（4）
?1?M(K
2）
xif(K?i1)
?0中的M值。
i?1)
求得M后，由式（3）得xiB，由式（2）得xiA
xiB?
1?M(Ki?1 )
xif
xiA?KixiB
3） 判据： 若
?iAxiA
?1?? ?iBxiB
则计算结束，若不满足，则由上面求出的xiA、xiB求出K3，反复迭代，直至满足判据要求。 参考文献
1 华东化工学院化学工程专业，上海石化研究所．化学学报．1976，34(2)：97 2 华东化工学院化学工程专业，上海石化研究所．化学学报．1977，35(1)：27 3 Nu11 H. R. Phase Eqilibrium in Process Design．New York：wiley-Intcrscien，
1970
13
范文三：工程热力学实验
工程热力学实验
指导书
哈尔滨理工大学
热能与动力工程实验室
1
实验一 气体定压比热容测定实验 一(实验目的
1( 了解气体比热测定装置的基本原理和构思。
2( 熟悉本实验中测温、测压、测热、测流量的方法。
3( 掌握由基本数据计算出比热值和比热公式的方法。
4( 分析本实验产生误差的原因及减小误差的可能途径。 二(实验原理
引用热力学第一定律解析式，对可逆过程有:
,q,du，pdv,q,dh,vdp 和
dp,0定压时
qdh,vdp,h,,,,,,, c,,,,,,,,,pdTdT,T,,,,,,p
c此式直接由的定义导出，故适用于一切工质。 p
在没有对外界作功的气体的等压流动过程中:
1 dh,Q,pm
则气体的定压比热容可以表示为:
Qpt2c, kJ/kg?? pmt1，，mt,t21
式中:——气体的质量流量，kg/s; m
Q——气体在等压流动过程中的吸热量，kJ/s。 p
由于气体的实际定压比热是随温度的升高而增大，它是温度的复杂函数。实验表明，理想气体的比热与温度之间的函数关系甚为复杂，但总可表达为:
2c,a，bt，et，？ p
b式中、、等是与气体性质有关的常数。在离开室温不很远的温度范围内，空ae
气的定压比热容与温度的关系可近似认为是线形的，假定在0-300?之间，空气真实定压比热与温度之间进似地有线性关系:
c,a，bt p
tt则温度由至的过程中所需要的热量可表示为: 21
2
t2 ，，q,a，btdt,t1
tt由加热到的平均定压比热容则可表示为: 21
t2，，a，btdt,t，ttt1122c,,a，b pmt12t,t21
t2c若以(t)/2为横坐标，为纵坐标(如下图所示)，则可根据不同温度范+t12pmt1
a，bt围的平均比热确定截距a和斜率b,从而得出比热随温度变化的计算式。
tt大气是含有水蒸气的湿空气。当湿空气气流由温度加热到时，其中水蒸气的21吸热量可用式下式计算:
t2，， Q,m1.844，0.0001172tdtww,t1
m式中:——气流中水蒸气质量，kg/s。 w
则干空气的平均定压比热容由下式确定:
QQ',Qppwt2c,, pmt1，，，，(m,m)t,t(m,m)t,tw21w21
Q'式中:——为湿空气气流的吸热量。 p
三.实验设备
3
1(整个实验装置由风机，流量计，比热仪本体，电功率调节及测量系统共四部分
组成，如图一所示。
2(比热仪本体如图二所示。由内壁镀银的多层杜瓦瓶2、进口温度计1和出口温度计8(铂电阻温度计或精度较高的水银温度计)电加热器3和均流网4，绝缘垫5，旋流片6和混流网7组成。气体自进口管引入，进口温度计1测量其初始温度，离开电加热器的气体经均流网4均流均温，出口温度计8测量加热终了温度，后被引出。该比热仪可测300?以下气体的定压比热。 四(实验方法及数据处理
1(接通电源及测量仪表，选择所需的出口温 度计插入混流网的凹槽中。
2(摘下流量计上的温度计，开动风机，调节节流阀，使流量保持在额定值附近。测出流量计出口空气的干球温度(t)和湿球温度(t)。0w3(将温度计插回流量计，调节流量，使它保持在额定值附近。逐渐提高电压，使出口温度升高至预计温度[可以根据下式预先估计所需电功率:W?12Δt/τ。式中W为电功率(瓦);Δt为进出口温度差(?);τ为每流过10升空气所需时间(秒)]。
图 二4(待出口温度稳定后(出口温度在10分钟之内无变化或有微小起伏，即可视为稳定)，读出下列数据:每10升气体通过流量计
所需时间(τ，秒);比热仪进口温度(t, ?)和出口温度(t, ?);当时大气压12
4
力(，毫米汞柱)和流量计出口处的表压(Δh毫米水柱);电热器的电压(，伏)B，V和电流(，毫安)。 I
5(据流量计出口空气的干球温度和湿球温度，从湿空气的焓湿图查出含湿量(d，克
,/公斤 干空气),并计算出水蒸汽的容积成分。 w
6(电热器消耗的功率可由电压和电流的乘积计算，但要考虑电表的内耗。如果伏特表和毫安表采用图一所示的接法，则应扣除毫安表的内耗。设毫安表的内阻为R欧，mA
Q'则可得电热器单位时间放出的热量为 。 p
7(水蒸气和干空气质量流量的计算，可按理想气体处理。
五(注意事项
1(切勿在无空气流通过的情况下使用电加热器工作，以免引起局部过热而损坏比热仪。 2(电加热器输入电压不得超过220V，气体出口温度不得超过300?。 3(加热和冷却缓慢进行，以防止温度计和比热仪本体因温度骤升骤降而破损;加热时
要先启动风机，再缓慢提高加热器功率，停止试验时应先切断电加热器电源，让风
机继续运行10至20分钟。
4(实验测定时，必须确信气流和测定仪的温度状况稳定后才能读数。 六、实验报告
1(简述实验原理和仪器构成原理。
2(列表给出所有原始数据记录。
3(列表给出实验结果(数据处理，要附有例证)。
(与下述经验方程比较 4
T,4,32C,1.02319,1.76019，10T，4.02402，10()p100
T,43,4.87268，10()KJ/(kg,K)100
其中:T为空气的绝对温度，K。
5(分析造成实验误差的各种原因，提出改进方案;
七、思考题
1(在本实验中，如何实现绝热,
2(气体被加热后，要经过均流、旋流和混流后才测量气体的出口温度，为什么,简述
均流网、旋流片和混流网的作用,
3(尽管在本实验装置中采用了良好的绝热措施，但散热是不可避免的。不难理解，在
这套装置中散热主要是由于杜瓦瓶与环境的辐射造成的。你能否提供一种实验方法
(仍利用现有设备)来消除散热给实验带来的误差,
5
范文四：热力学实验论文
坐在多种方法测重力加速度
——热力学实验论文
学生姓名： 学号： 同组人员： 指导老师：
学生届别：2011级专业：物理
实验摘要
实验综述
关键词气垫导轨，通用计数器，时间，速度，加速度，重力加速度，周期。
实验目的
1，熟练掌握气垫导轨，三线摆，复摆，单摆，坎特摆，通用计数器等实验仪器的使用及灵活运用。
2，通过不同方法测出重力加速度。
3，熟练运用不确定度载误差分析中的运用。 4，比较不同方法测得的误差之间的比较
实验原理
一， 气垫导轨上测重力加速度
（1）仪器原理
1， 气垫导轨
如图4-1所示，气垫导轨是一种摩擦力很小的实验装置，它利用从导轨表面小孔喷出的压缩空气，在滑块与导轨之间形成很薄的空气膜，将滑块从导轨面上托起，使滑块与导轨不直接接触，滑块在滑动时只受空气层间的内摩擦力和周围空气的微弱影响，这样就极大地减少了力学实验中难于克服的摩擦力的影响，滑块的运动可以近似看成无摩擦运动，使实验结果的精确度大为提高。
图4-1 气垫导轨装置图
2．通用计数器
在用气垫导轨验证牛顿第二定律实验中，我们采用通用计数器测量时间。利用它的测加速度程序，可以同时测量出滑块通过两个光电门的时间及滑块通过两个光电门之间的时间间隔。
使用计数器时，首先将电源开关打开（后板面），连续按功能键。使得加速度功能旁的灯亮，气垫导轨通入压缩空气后，使装有两个挡光杆的滑块依次通过气垫导轨上的两个光电门计数器按下列顺序显示测量的时间：
显示字符 含 义 单位
1 通过第一个光电门的速度cm/s (亮) ××·××
2 通过第二个光电门的速度cm/s (亮) ××·××
1—2 在第一和第二个光电门之间运动的加速度cm/s2 (亮) ××·××
若不是要求的单位亮则按转换键即可显示要求的单位。
气垫导轨在水平条件下测重力加速度
【实验仪器】气垫导轨，通用计数器，物理天平，砝码若干，细线一根
1． 气垫导轨在水平条件下测重力加速度原理
气垫导轨提供一个几乎无摩擦的平台，导轨上的小车在仅受抑制发麻的水平压力作用下做加速运动是哦例分析如下：
M小车a =F (1)
F=M砝码g
(2)
由（1），（2）可知g=
M小车M砝码
a
所受力的分析图如右图所示
通过物理天平测出小车及砝码质量，并通过加砝码测得多组数据
2. 气垫导轨在倾斜条件下测重力加速度
[试验仪器]气垫导轨，通用计数器，圆柱物块，游标卡尺，长尺。 2. 气垫导轨在倾斜条件下测重力加速度原理
在忽略导轨与小车之间的摩擦的倾斜导轨上，小车靠重力作用下，产生加速度 受力分析如下图（2）所示
由图知Mg sin θ
=Ma(1)
? l
θ=tan ?1
asin θ
由（1）（2）知g =
二，各种摆测重力加速度
3. 单摆法测重力加速度 4. 三线摆法测重力加速度 5. 复摆法测重力加速度 6. 坎特摆测重力加速度
实验步骤
1. 气垫导轨在水平条件下测重力加速度
①将气垫导轨打开并用酒精棉擦拭导轨气孔
②将气垫导轨调节成水平直至小车放在上面小车静止 ③将一根线的两端分别连接小车及砝码托
④调节气垫导轨端点的固定滑轮确保细线与导轨平行
⑤无处速度释放小车，是小车在不同质量的砝码的水平拉力下自由运动
⑥记录在砝各码作用下小车通过两光电门的加速度，并记录下两光电门的间距 ⑦处理数据并进行数据分析
2. 气垫导轨在倾斜条件下测重力加速度
② 将气垫导轨打开并用酒精棉擦拭导轨气孔 ③ 在气垫导轨的底座加以测量过高度的圆柱体 ④ 多次称小车质量，并记录
⑤ 无处速度释放小车，是小车在不同质量的砝码的水平拉力下自由运动
⑥ 记录重力分力作用下小车通过两光电门的加速度，并记录下两光电门的间距 ④处理数据并进行数据分析
3. 单摆法测重力加速度 4. 三线摆法测重力加速度 5. 复摆法测重力加速度 6. 坎特摆测重力加速度
实验数据及数据处理
一，原始数据
1. 气垫导轨在倾斜条件下测重力加速度
误差分析：g=G+?△
△=
) 2(gn?gn(n?1)
=0.004914
2g=9.9488+?0.004914(m/s)
在气垫导轨上产生的系统误差有： 1） 气垫导轨上的空气阻力
2） 在测量气垫导轨时的测量仪器误差
2. 气垫导轨在水平条件下测重力加速度
3. 单摆法测重力加速度 4. 三线摆法测重力加速度
5. 复摆法测重力加速度 6. 坎特摆测重力加速度
二，数据误差分析处理及对比
实验小结
1． 实验分析与比较
六种实验条件异同比较与分析
范文五：工程热力学实验
工程热力学实验
指导书
哈尔滨理工大学
热能与动力工程实验室
1
实验二 二氧化碳临界点态观测及
p-υ-t关系实验
一(实验目的
1(了解CO临界状态的观测方法，增加对临界状态概念的感性认识。 2
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CO的p-v-t关系的测定方法学会用实际气体状态变化规律方法和技巧。 2
(学会活塞式压力计、恒温器等部分热工仪器的正确方法。 4
二(实验设备及原理
1(整个实验装备由压力台，恒温器和试验本体及其防护罩三大部分组成，如图一所示。
2(试验台本体如图二所示。
2
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——CO空间; 10——温度计。 2
3(对简单可压热力系统，当工质处于平衡状态时，其状态参数p、υ、t之间有:
3
F(p，υ，t)=0
或 t = f(p，υ) (1)
本试验就是根据(1)，采用定温方法来测定COp-υ之间的关系。从而找出CO2 2的p-υ-t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CO的承压玻璃管。CO被压缩，其压力和容积通过压力台上的活塞螺杆的进，退22
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压力台的压力表读出(如要提高精度可由加在活塞转5
盘上的砝码读出，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的二氧化碳柱的高度来度量，而后这根据承压玻璃管内径均匀、截面积不变等条件换算得出。
三(实验步骤
1(按图一装好设备，并开启试验本体上的日光灯。
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) 旋转点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点接
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CO的温度处于所标定的温度。 2
(5) 当需要改变试验温度时重复(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，需要多次从油缸里抽油，再向主容器内充油，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)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，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，若均已稳定即可进行实验。
4(做好实验的原始记录及注意事项
(1)设备数据记录:
仪器、仪表的名称、型号、规格、量程、精度。
4
(2)常规数据记录:
室温、大气压、实验环境情况等。
(3)定承压玻璃管内CO的质面比常数k值。 2
由于冲进承压玻璃管内的CO质量不便测量，而玻璃管内径或截面积(A)2
又不易测准，因而实验中采用间接办法来确定CO的比容，认为CO的比容υ22与其高度是一种线性关系，具体如下:
a) 已知CO液体在20?，9.8Mpa时的比容 2
υ(20?，9.8Mpa)=0.00117m?/kg b)如前操作实地测出本试验台CO在20?，9.8Mpa时的CO液柱高度 Δh*22
(m)(注意玻璃水套上刻度的标记方法)
υ(20，9.8Mpa)=Δh*A/m=0.00117 m?/kg c)由a)可知 ?
?m/A=Δh*/0.00117=k(kg/m?)
那么任意温度，压力下CO的比容为 2
υ=Δh/(m/A)=Δh/k(m?/kg)
式中Δh = h - h 0
h——任意温度，压力下水银液柱高度
h——承压玻璃内径顶端刻度 0
(4)试验中应注意以下几点:
a) 做各条定温线时，实验压力p?9.8Mpa 实验温度t?50?
b) 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
界状态时压力间隔取0.049Mpa。
c) 实验中取h 时水银柱液面高度的读数要注意，应使视线与水银柱半
圆型液面的中间一齐。
5(测定低于临界温度t=20?时的定温线
(1) 使用恒温器调定t=20?并要保持恒温。
(2) 压力记录从4.41Mpa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，读数不准。 (3) 按照适当的压力间隔取h值至压力p=9.8Mpa (4) 注意加压后，CO的变化，特别是注意饱和压力与饱和温度的对应关系，2
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?，t=27?其饱和温度与饱和压力的对应关系。
6(测定临界等温线和临界参数，临界现象观察。
(1)仿照5。那样测出临界等温线，并在该曲线的拐点处找出临界压力Pc
和临界比容υ并将数据填入表1。 c
(2)临界现象观察
a) 整体相变现象
由于在临界点时，汽化潜热等于零，饱和汽线和饱和液线合于一点所以
5
这时汽液的互相转变不是像临界温度以下时那样逐渐积累，需要一定时间，
表现为一个渐变的过程，而这时当压力稍在变化时，汽、液是以突变的形式
互相转化。
b) 汽、液两相模糊不清现象
处于临界点CO的具有共同参数(p, υ,t)，因而是不能区别此时CO是22
气态还是液态，那么这个液体又是接近气体的液体。下面就来用实验证明这
个结论。因为这时是处于临界温度下，如果按等温线过程进行来使CO压缩2
或膨胀，那么管内是什么也看不到的。现在我们按绝热过程来进行。首先在
压力等于7.64Mpa附近，突然降压CO状态点由等温线沿绝热线降到液区，2
管内CO出现明显的液面，这就说明，如果这时管内CO是气体的话，那么22
这种气体离液区很接近，可以说是接近液体的气体;当我们在膨胀之后，突
然压缩CO时这个液面又立即消失了，这就告诉我们这时CO液体离气区也22
是非常接近的可以说是接近气体的液体，既然此时的CO既接近气态又接近2
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，饱和汽液分
不清。这就是临界点附近饱和汽液模糊不清现象。
7(测定高于临界温度t=50?时的等温线，要将数据填入表1。
CO等温实验原始记录 表1 2
? ? ? t,20t,31.1t,50
P(Mpa) Δh υ=Δh/k 现P(Mpa) Δh υ=Δh/k 现P(Mpa) Δh υ=Δh/k 现
象 象 象 4.41 4.90
9.80
做出各条等温线所需时间
分钟 分钟 分钟
四(绘制等温曲线与比较
1(按表1的数据仿图三绘出p – v图上三条等温线。
6
图三 标准曲线
2(将实验测得的等温线与图三所示的标准等温线比较;并分析其中的差异及原因。 3(将实验测得的饱和温度与饱和压力的对应值与图四绘出的t,p曲线相比较。 ss
7
图四 CO饱和温度与饱和压力关系曲线 2
v4(将实验测得的临界比容与理论计算值一并填入表2，并分析其中差异及原因。 c
3v 临界比容(m/kg) 表2 c
RTc v,RT 标准值 实验值 3ccv, Pcc8Pc
0.00216 五(实验报告
1(简述实验原理及过程。
2(各种数据的原始记录。
3(实验结果整理后的图表。
4(分析比较等温曲线的实验值与标准值之间的差异及其原因。分析比较临近比容的实验值与标准值及理论计算值之间的差异及原因。
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