化工熱力學(xué)實驗

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