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文檔簡介
1、化工熱力學(xué)實驗第1頁,共32頁,2022年,5月20日,17點15分,星期二實驗一二氧化碳臨界狀態(tài)觀測及p-v-t關(guān)系測定一、實驗?zāi)康?. 了解CO2臨界狀態(tài)的觀測方法,增加對臨界狀態(tài)概念的感性認識。2. 加深對課堂所講工質(zhì)的熱力狀態(tài)、凝結(jié)、汽化、飽和狀態(tài)等基本概念的理解。第2頁,共32頁,2022年,5月20日,17點15分,星期二3. 掌握CO2的p-v-t關(guān)系的測定方法,學(xué)會用實驗測定實際氣體狀態(tài)變化規(guī)律的方法和技巧。4. 學(xué)會活塞式壓力計、恒溫器等部分熱工儀器的正確使用方法。第3頁,共32頁,2022年,5月20日,17點15分,星期二二、實驗內(nèi)容1. 測定CO2的p-v-t關(guān)系。在p
2、-v坐標(biāo)圖中繪出低于臨界溫度(t=20)、臨界溫度(t=31.1)和高于臨界溫度(t=40)的三條等溫曲線,并與標(biāo)準(zhǔn)實驗曲線及理論計算值相比較,并分析差異原因。2. 測定CO2在低于臨界溫度時,飽和溫度與飽和壓力之間的對應(yīng)關(guān)系。第4頁,共32頁,2022年,5月20日,17點15分,星期二3. 觀測臨界狀態(tài)(1) 臨界狀態(tài)時近汽液兩相模糊的現(xiàn)象。(2) 汽液整體相變現(xiàn)象。(3) 測定的CO2的tc,pc,vc等臨界參數(shù),并將實驗所得的vc值與理想氣體狀態(tài)方程和范德瓦爾方程的理論值相比較,簡述其差異原因。第5頁,共32頁,2022年,5月20日,17點15分,星期二第6頁,共32頁,2022年,
3、5月20日,17點15分,星期二三、實驗設(shè)備及原理第7頁,共32頁,2022年,5月20日,17點15分,星期二對簡單可壓縮熱力系統(tǒng),當(dāng)工質(zhì)處于平衡狀態(tài)時,其狀態(tài)參效p、v、t之間有:F(p,v,t)=0或t=f(p,v)(1)本試驗就是根據(jù)式(1),采用定溫方法來測定CO2 p-v之間的關(guān)系,從而找出CO2的p-v-t的關(guān)系。第8頁,共32頁,2022年,5月20日,17點15分,星期二四、實驗步驟1. 裝好實驗設(shè)備,開啟試驗臺本體上的日光燈2. 使用恒溫器調(diào)定溫度3. 加壓前的準(zhǔn)備4. 做好實驗的原始記錄5. 測定低于臨界溫度t=20時的定溫線6. 測定臨界等溫線t=31.1和臨界參數(shù),觀
4、察臨界現(xiàn)象7. 測定高于臨界溫度t=40時的等溫線第9頁,共32頁,2022年,5月20日,17點15分,星期二五、數(shù)據(jù)處理1 計算儀器常數(shù) 由于充進承壓玻璃管內(nèi)的CO2質(zhì)量不便測量,而玻璃管內(nèi)徑或界面(A)又不易測準(zhǔn),因而實驗中采用間接辦法來確定CO2的比容,認為CO2的比容與其高度是一種線性關(guān)系。具體如下:1)已知CO2液體在20,9.8MPa時的比容(20,9.8MPa )=0.00117m3/kg第10頁,共32頁,2022年,5月20日,17點15分,星期二2)如前操作實地測出本試驗臺CO2在20,9.8MPa時的CO2液柱高度h*(m),(注意玻璃水套上刻度的標(biāo)記方法)3)由1)可
5、知(20,9.8MPa)= =0.00117m3/kg第11頁,共32頁,2022年,5月20日,17點15分,星期二那么任意溫度,壓力下CO2的比容為式中 ,將測得的數(shù)據(jù)整理成表,并在p-v圖上作出等溫線第12頁,共32頁,2022年,5月20日,17點15分,星期二2 應(yīng)用RK方程進行體積數(shù)據(jù)推算,并與相應(yīng)的實驗值比較 臨界溫度以下取氣相與液相各一值,其它每個溫度一值第13頁,共32頁,2022年,5月20日,17點15分,星期二六、實驗報告1. 簡述實驗原理及過程。2. 各種數(shù)據(jù)的原始記錄。3. 計算及在p-v圖上畫出等溫線。4. 將實驗測得的飽和溫度與飽和壓力的對應(yīng)與有關(guān)資料上數(shù)據(jù)進行
6、比較5. 將實驗測得的臨界比容vc與理論計算值比較其差異及原因。RK方程比較。6. 實驗討論。第14頁,共32頁,2022年,5月20日,17點15分,星期二實驗二二元汽液平衡數(shù)據(jù)的測定 循環(huán)釜原理示意圖A蒸餾瓶 B接收瓶一、 原理第15頁,共32頁,2022年,5月20日,17點15分,星期二 達到平衡狀態(tài)時,每一組分在各相中的化學(xué)位相等,即逸度相等。對于二元兩相平衡,其熱力學(xué)基本關(guān)系式為:常壓下,汽相可視為理想氣體,則第16頁,共32頁,2022年,5月20日,17點15分,星期二第17頁,共32頁,2022年,5月20日,17點15分,星期二二 實驗?zāi)康? 測定常壓下乙醇(1)水(2)二
7、元汽液平衡數(shù)據(jù)2 通過實驗了解汽液平衡釜的構(gòu)造,掌握二元汽液平衡數(shù)據(jù)的測定方法和技能。3 繪制汽液平衡相圖。第18頁,共32頁,2022年,5月20日,17點15分,星期二三 實驗裝置第19頁,共32頁,2022年,5月20日,17點15分,星期二四 實驗步驟1.加料:從加料口加入25-30毫升乙醇和水,組成約為0.1,0.3,0.5,0.7,檢查氣密性,然后開冷卻水。2.觀察大氣壓,將100毫升針筒與系統(tǒng)相連,控制系統(tǒng)壓力為101.325kPa。3.加熱:接通電源,調(diào)節(jié)變壓器,緩慢升溫加熱至釜液沸騰。4.調(diào)節(jié)阿貝折光儀的循環(huán)水溫至25度第20頁,共32頁,2022年,5月20日,17點15分
8、,星期二5.取樣;觀察平衡釜內(nèi)的沸騰情況,冷凝回流液控制在每秒23滴,穩(wěn)定地回流約20分鐘,以建立平衡狀態(tài)。記下平衡溫度,用取樣器同時取氣液兩相樣品。(為保證樣品準(zhǔn)確,取樣時用取樣器抽洗23次后再測)6.分析:將取下的樣品用阿貝折光儀測定其折光指數(shù),通過標(biāo)準(zhǔn)曲線圖查x,y的值;或采用氣相色譜分析檢測第21頁,共32頁,2022年,5月20日,17點15分,星期二7.取樣后,改變釜內(nèi)的組成,重復(fù)上述步驟,進行第二組數(shù)據(jù)的測定,要求每組至少測四組平衡數(shù)據(jù)。8.實驗結(jié)束,先把變壓器的電壓逐漸調(diào)到零,關(guān)閉其開關(guān),切斷折光儀和恒溫槽的電源,釜內(nèi)溫度降低,關(guān)冷卻水,整理好實驗儀器試驗臺。第22頁,共32頁
9、,2022年,5月20日,17點15分,星期二五、數(shù)據(jù)處理1 繪出折光率-組成標(biāo)準(zhǔn)曲線2將實驗測得的平衡數(shù)據(jù)以表格形式列出3 計算出活度系數(shù)4 由附錄標(biāo)準(zhǔn)值繪制Txy圖5 將實驗值標(biāo)在圖中,比較偏差,分析原因。第23頁,共32頁,2022年,5月20日,17點15分,星期二實驗三三元液液平衡數(shù)據(jù)的測定一 、原理液液平衡準(zhǔn)則第24頁,共32頁,2022年,5月20日,17點15分,星期二二 實驗?zāi)康?測定醋酸水醋酸乙烯在25下的液液平衡數(shù)據(jù)2用醋酸水、醋酸醋酸乙烯兩對二元系的汽液平衡數(shù)據(jù)以及醋酸乙烯水二元系的液液平衡數(shù)據(jù),求得的活度系數(shù)關(guān)聯(lián)式常數(shù),以計算三元液液平衡結(jié)線的推算值,與實驗數(shù)據(jù)比較;
10、3通過實驗了解測定方法,掌握實驗技能,學(xué)會三角形相圖的繪制。第25頁,共32頁,2022年,5月20日,17點15分,星期二實驗數(shù)據(jù)理論數(shù)值醋酸-水-醋酸乙烯溶解度曲線第26頁,共32頁,2022年,5月20日,17點15分,星期二第27頁,共32頁,2022年,5月20日,17點15分,星期二三 實驗裝置第28頁,共32頁,2022年,5月20日,17點15分,星期二四 實驗步驟1測定溶解度曲線 將恒溫水浴的溫度調(diào)至25,根據(jù)相圖,配制30%醋酸醋酸乙烯二元溶液約20g,恒溫15min,然后用已稱重的針筒緩慢滴入水不斷搖動,仔細觀察濁點出現(xiàn),達濁點后將針筒拔出稱重,減量法求出加樣量,計算各組
11、分的組成。滴加醋酸使溶液澄清,恒溫15min,再加水至第二濁點,同上計算組成。第29頁,共32頁,2022年,5月20日,17點15分,星期二2測定平衡結(jié)線 根據(jù)相圖,配制在部分互溶區(qū)的三元溶液HAc30%, VAc40%,H2O30%約60g,預(yù)先計算好各組分的重量,用分析天平減量法稱取醋酸、水、醋酸乙烯重量,分別加入平衡釜中,計算出三元溶液的濃度。將此盛有部分互溶液體的裝置調(diào)節(jié)至25恒溫,用電磁攪拌20min,靜止恒溫1015min,使其溶液分層達到平衡。 第30頁,共32頁,2022年,5月20日,17點15分,星期二 將已靜止分層的液體用針筒分別取油層及水層,利用酸堿中和法分析其中的醋酸含量由溶解度曲線查出另一組成,于是就可算出第三組分的組成。 取HAc
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