工程熱力學(xué)實驗指導(dǎo)書

工程熱力學(xué)》實驗指導(dǎo)書

噴管特性實驗

、實驗?zāi)康?/p>

1、驗證并進(jìn)一步加深對噴管中氣流基本規(guī)律的理解，樹立臨界壓力、臨界流速和最大流量等噴管臨界參數(shù)的概念

2、比較熟練地掌握用熱工儀表測量壓力（負(fù)壓）、壓差及流量的方法；

3、明確在漸縮噴管中，其出口處的壓力不可能低于臨界壓力，流速不可能高于音速，流量不可能大于最大流量

二、實驗裝置

=*

B

Ft

JEM

La

MH史攀蘿hiiiiii口

ME

噴管實驗臺

1.進(jìn)氣管2.空氣吸氣口3.孔板流量計4.U形管壓差計5.噴管6.支架7.測壓探壓針8.可移動真空表

9.手輪螺桿機構(gòu)10.背壓真空表11.背壓用調(diào)節(jié)閥12.真空罐13.軟管接頭

漸縮噴管

三、實驗原理

1、噴管中氣流的基本規(guī)律

dAdc

二（M2-1）,來流速度M<1，噴管為漸縮噴管（dA<0）.

Ac

2、氣流動的臨界概念

當(dāng)某一截面的流速達(dá)到當(dāng)?shù)匾羲伲ㄒ喾Q臨界速度）時，該截面上的壓力稱為臨界壓力（p）。臨界壓力與噴管初壓（p）之比稱

c1

p

為臨界壓力比，有：Y=■

p

1

當(dāng)漸縮噴管出口處氣流速度達(dá)到音速，通過噴管的氣體流量便達(dá)到了最大值（m），或稱為臨界流量?？捎上率酱_定max

m

max

二A

min

丄

k-1

P

1

式中：A—最小截面積（本實驗臺的最小截面積為：19.625mm2）。min

3、氣體在噴管中的流動

漸縮噴管因受幾何條件（dA<0）的限制，氣體流速只能等于或低于音速（C<a）；出口截面的壓力只能高于或等于臨界壓力

（p>P）；通過噴管的流量只能等于或小于最大流量（m）。根據(jù)不同的背壓（p），漸縮噴管可分為三種工況：

2cmaxb

A—亞臨界工況（p>p），此時m<m,p二p>p

bcmax2bc

B—臨界工況（p二p），此時m=m,p二p二p

bcmax2bc

C—超臨界工況（p<p），此時m>m,p二p>p

bcmax2cb

四、操作步驟

1、用“坐標(biāo)校準(zhǔn)器”調(diào)好“位移坐標(biāo)板”的基準(zhǔn)位置；

2、打開罐前的調(diào)節(jié)閥，將真空泵的飛輪盤車一至二圈。一切正常后，全開罐后調(diào)節(jié)閥，打開冷卻水閥門。而后啟動真空泵；

3、測量軸向壓力分布：用罐前調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)背壓至一定值（見真空表讀數(shù)），并記錄；然后轉(zhuǎn)動手輪，使測壓探針向出口方向移動。

每移動5mm便停頓下來，記錄該點的位置及相應(yīng)的壓力值，一直測至噴管出口之外；

4、流量的測量：把測壓探針的引壓孔移至出口截面之外，打開罐后調(diào)節(jié)閥，關(guān)閉罐前調(diào)節(jié)閥，啟動真空泵，然后用罐前調(diào)節(jié)閥調(diào)

節(jié)背壓，每次改變50mmHg柱，穩(wěn)定后記錄背壓值和U形管差壓計的讀數(shù)。當(dāng)背壓升高到某一值時，U形管差壓計的液柱便不再變化（即流量達(dá)到了最大值），此后盡管不斷提高背壓，但U形管差壓計的液柱仍保持不變；

5、打開罐前調(diào)節(jié)閥，關(guān)閉罐后調(diào)節(jié)閥，讓真空罐充氣；3分鐘后停真空泵并立即打開罐后調(diào)節(jié)閥，讓真空泵充氣（目的是防止回油），最后關(guān)閉冷卻水閥門。

工況

背壓真空表讀數(shù)

背壓值

測點序號

測點位置

（mm）

移動真空表讀數(shù)

測點壓力值

臨

1

序號項目'-、、、-、

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

背壓真空表讀數(shù)

背壓值

U型管差壓計的讀數(shù)

實際流量

五、數(shù)據(jù)處理

1、壓力值的確定

真空度換算成絕對壓力值(p):p二p-p

a(v)

式中：P一大氣壓力(mmbar)；

a

p一用真空度表示的壓力。

(v)

由于噴管前裝有U形管壓力計，氣流有壓力損失。本實驗裝置的壓力損失為U形管差壓計讀數(shù)(Ap)的97%。因此，噴管

入口壓力為：p二p—0.97Ap

1a

(3)臨界壓力p二0.58p，真空度為：p二0.0472p+0.51Ap

c1c(v)a

計算時，式中各項必須用相同的壓力單位。(大致判斷，p約為380mmHg柱)。

c(v)

2、噴管實際流量測定

由于管內(nèi)氣流的摩擦而形成邊界層，從而減少了流通面積。因此，實際流量必然小于理論值。其實際流量為

m=1.73x10-4jAp?￡?P-y(kg/s)

式中：一流速膨脹系數(shù)，“1-2.873310-2:詈

a

氣態(tài)修正系數(shù)，

P=0.538t+273

fa

y一幾何修正系數(shù)(約等于1)；

Ap一U型管差壓計的讀數(shù)（mmHg）；

t—室溫（°C）：

a

p—大氣壓力（mmbar）。a

六、實驗報告要求

p

1、以測點位置（x）為橫坐標(biāo)，以"為縱坐標(biāo)，繪制不同工況下的壓力分布曲線。p

1

2、以壓力比〈為橫坐標(biāo)，流量m為縱坐標(biāo)，繪制流量曲線。p

1

實驗三空氣在噴管中流動性能測定實驗

一、實驗?zāi)康模?/p>

1、驗證和加深理解噴管中氣體流動的基本理論。

2、觀察氣流在噴管中各截面的流速，流量，壓力變化規(guī)律及掌握有關(guān)測試方法。

3、熟悉不同形式噴管的機理，加深對流動的臨界狀態(tài)基本概念的理解。

二、實驗原理：

1、噴管中氣體流動的基本規(guī)律

氣體在噴管中作一元穩(wěn)定等熵流動中，壓力降低，流速增加。氣流速度C,密度p及壓力P的變化與截面A的變化及馬赫數(shù)Ma（速

度與音速之比）的大小有關(guān)。它們的變化規(guī)律如下表：

Ma

漸縮管-1

dA<0

dx

Ma

漸擴(kuò)管—

-dA>0dx

de

dx

dp

dx

dp

dx

de

dx

dp

dx

dpdx

<1

>0

<0

<1

<0

>0

>1

<0

>0

>1

>0

<0

dAdA

（1）在亞音速（Mavl）等熵流動中，氣體在丁<0的管道（漸縮管）里，速度C增加，而密度P，壓力P降低，在丁>0的

dxdx

管道（漸擴(kuò)管）里，速度C減小，而密度p，壓力P增大。

（2）在超音速（Ma>1）等熵流動中，氣體在漸縮管中，速度C減小，而壓力P,密度p增大，在漸擴(kuò)管中，速度C增加，壓力P，密度p降低。

（3）在Ma=1，即達(dá)到臨界流動狀態(tài)，此時，壓力為臨界壓力，氣流速度為音速。

2、噴管中流量的計算

（1）理論流量：根據(jù)氣體一元穩(wěn)定等熵流動中，任何截面上質(zhì)量流量都相等，且不隨時間變化。流量大小由連續(xù)方程、動量方程、能量方程及絕熱氣體方程，等熵過程方程，得到氣體在噴管中流量的計算式：

TOC\o"1-5"\h\z

AC人|F2yPTPP

q=Aj—%-（卡九—（卡）7o（kg/s）

mV2[|7-1VPP

2\01L11-

式中：70—絕熱指數(shù)

C2—出口速度m/s

V2—出口比體積（m3/kg）P]—進(jìn)口壓力（MPa）

A2一出口截面積m2

P2—出口壓力（MPa）

V]—進(jìn)口比體積（m3/kg）

若：P產(chǎn)P2時q二0P2=0時q二0，即在OVP2WP漸縮噴管的出口壓力P2或縮放噴管的喉部壓力Pth降至臨界壓力時,

12m2m2c2th

噴管中的流量達(dá)最大值，計算式如下：

TOC\o"1-5"\h\z

2丫22P

q—A—（）k-1-i

m,maxmin

001

/2、％

臨界壓力P為：P—（九+1-P將丫=1.4代入P=0.528P,

cY+110c1

0

（2）、實測流量由于氣流與管內(nèi)壁間的摩擦產(chǎn)生的邊界層，減少了流動截面，因為實際流量是小于理論流量，本實驗臺采用孔板流量計來測量噴管的流量?？装辶髁坑嬌纤镜膲翰預(yù)P（U型管上讀出）。質(zhì)量流量qm與壓差A(yù)P的關(guān)系式為：

q—1.373x10-4JAP卩?丫（kg/s）

m

式中：￡——流量膨賬系數(shù),￡=1-1.373x10-4?—-

a

i1P

0——氣態(tài)修正系數(shù),0—0?053\：t+27315

a

Y——幾何修正系數(shù),（標(biāo)定值）

△P——U型管壓差計讀數(shù)（mm.H2O）

Pa——大氣壓

t——室溫。C

a

X和流量曲線qm—Pb/P1

為了消除進(jìn)口壓力P1改變的影響，在繪制各種曲線時采用壓力比做座標(biāo)，繪制出壓力曲線P/P1

1x1

由于實驗臺采用的是真空表測壓、因此臨界壓力Pc在真空表上的讀數(shù)

Pzc為

P=P-P=P-0.528P

caca1

由于孔板流量計的壓降和空氣在噴管進(jìn)口的氣流滯止現(xiàn)象，噴管進(jìn)口壓力為：

P二P-0.97AP

1a

AH

AP=H20(mmHg)

13.59

AP以汞柱為單位時的孔板流量計壓差

三、實驗裝置

實驗裝置總圖如圖1所示。主要由真空泵和噴管實驗臺主體組成。各部件作用及測量過程如下：

I5J0

圖1實驗臺總圖

7

圖3縮放噴管

2

§

■)

黑￥

5

30

15

60'

<31：30

圖2漸縮噴管

由于真空泵的抽吸，空氣由進(jìn)氣2口進(jìn)入吸氣管1（Q57X3.5的無縫鋼管）中，經(jīng)過孔板流量計3（Q7）進(jìn)入噴管。流量的大小可由U形管壓差計4上讀出。噴管5用有機玻璃制成。備有漸縮噴管與縮放噴管兩種型式，如圖2、圖3所示?？筛鶕?jù)實驗要求，松開夾持法蘭上的螺絲向左推開三輪支架6，更換所需要的噴管。噴管各截面上的壓力，可從可移動的真空表8上讀出，真空表8與內(nèi)徑為Q0.8的測壓探針7相連。探針的頂端封死，在其中段開有徑向測壓小孔通過搖動手輪螺桿機構(gòu)9,可使探針7沿噴管軸線左右移動，從而改變測壓孔的位置，進(jìn)行噴管中不同截面上壓力的測量。

測壓孔的位置，可以由位于可移動真空表8下方的指針，在座標(biāo)板上所指出的x值來確定。噴管的排氣管上還裝有背壓Pb真空表b

10。背壓由調(diào)節(jié)閥11調(diào)節(jié)。真空罐12前的調(diào)節(jié)閥11用于急速調(diào)節(jié)。

直徑為Q400的真空罐12是用于穩(wěn)定背壓Pb的作用。為了減少振動，泵與罐之間用軟管13連接。

實驗中需測量4個變量：（1）測壓探針7上測壓孔的水平位置X。（2）氣流沿噴管軸線x截面上的壓力Px；（3）背壓Pb；（4）流

b

量q。這4個變量可分別用位移指針的位置X,真空表8上的讀數(shù)匕。背壓真空表10上的讀數(shù)Pb,及U形管壓差計4上的讀數(shù)APm5b

測得。特別需要注意的是P5和P6是真空度，計算和繪制曲線時要換算成絕對壓力。56

四、實驗步驟

1、用座標(biāo)校準(zhǔn)器調(diào)準(zhǔn)“位移座標(biāo)”的基準(zhǔn)位置。然后小心地裝上要求實驗的噴管。（注意：不要碰壞測壓探針）打開調(diào)壓閥11。

2、檢查真空泵的油位,打開冷卻水閥門,用手輪轉(zhuǎn)動飛輪1-2圈,檢查一切正常后,啟動真空泵。

3、全開罐后調(diào)節(jié)閥11,用罐前調(diào)節(jié)閥11’調(diào)節(jié)背壓Pb至一定值。搖動手輪9使測壓孔位置x自噴管進(jìn)口緩慢向出移動。每隔5mm

b

—停，記下真空表8上的讀數(shù)（真空度）。這樣將測得對應(yīng)于某一背壓下的一條P/P,—X曲線。

x1

4、再用罐前調(diào)節(jié)閥11’逐次調(diào)節(jié)背壓Pb,為設(shè)定的背壓值。在各個背壓值下，重復(fù)上述搖動手輪9的操作過程，而得到一組在不

b

同背壓下的壓力曲線P/P1—X，（如圖4,圖6所示）。

x1

qX103[xg/s]

m

圖4漸縮噴管壓力曲線

5、搖動手輪9,使測壓孔的位置x位于噴管出口外30-40mm處。此時真空表8上的讀數(shù)為背壓Pb。

b

6、全開罐后調(diào)節(jié)閥11,用罐前調(diào)節(jié)閥11'調(diào)節(jié)背壓Pb，使它由全關(guān)狀態(tài)逐漸慢開啟。隨背壓Pb降低（真空度升高），流量q逐

bbm

漸增大，當(dāng)背壓降至某一定值（漸縮噴管為P,縮放噴管為Pf）時，流量達(dá)到最大值q,，以后將不隨Pb的降低而改變。

cfmmaxb

7、用罐前調(diào)節(jié)閥11'重復(fù)上述過程，調(diào)節(jié)背壓Pb，每變化50mmHg—停，記下真空表10上的背壓讀數(shù)和U形管壓力計4上的壓差A(yù)P（mmH2O）讀數(shù)（低真空時，流量變化大，可取20mmHg；高真空時，流量變化小，可取10mmHg間隔）將讀數(shù)換算成壓力比Pb/P】和流量q在座標(biāo)紙上繪出流量曲線（如圖5、圖7所示）。

b1m

圖6縮放噴管壓力曲線

〔Kg/S]

a/Pi

圖5漸縮噴管流量曲線（當(dāng)叮0」MPa，「20C）

r

10

3

tp7

內(nèi)/s]

Z

丿

y

/

y

/

/

/

/

/

/

/

/

7

z

i

r

T

/

r

J

7

/

/

/

/

/

■Z

/

△P[

mmHA1

1

i

i

1

rooeoo300400500600

m

圖7孔板流量計.-Ap曲線

8、在實驗結(jié)束階段真空泵停機前，打開罐調(diào)節(jié)閥11'，關(guān)閉罐后調(diào)節(jié)閥11，使罐內(nèi)充報導(dǎo)。當(dāng)關(guān)閉真空泵后，立即打開罐后調(diào)節(jié)

閥11，使真空泵充氣。以防止真空泵回油。最后關(guān)閉冷卻水閥門。

五、數(shù)據(jù)記錄與整理

實驗中應(yīng)認(rèn)真做好原始數(shù)據(jù)記錄（包括：室溫t,大氣壓P及實驗日期）如發(fā)現(xiàn)實驗結(jié)果出現(xiàn)較大誤差，應(yīng)仔細(xì)分析查找原因。sa

在整理時，由于各種實驗曲線都是以壓力比（P<P1，Pb<P1）作座標(biāo)，因此必須將壓力換算為相同單位進(jìn)行計算。

a1b1

建議所有數(shù)據(jù)如下兩種形式的表格中。

六、思考題（實驗結(jié)果部分，結(jié)合圖表回答）

1、漸縮噴管出口截面壓力（）低于臨界壓力；縮放噴管出口截面壓力（）低于臨界壓力；

（a）有可能（b）不可能

2、當(dāng)背壓低于臨界壓力時漸縮噴管內(nèi)氣體（）充分膨脹

漸放噴管內(nèi)氣體（）充分膨脹

（a）有可能（b）不可能

3、當(dāng)背壓低于臨界壓力時，縮放噴管喉部壓力（）充分膨脹

（a）一定（b）不一定

4、當(dāng)背壓低于臨界壓力時，縮放噴管喉部壓力（）臨界壓力

縮放噴管出口截面壓力（）背壓漸縮噴管出口截面壓力（）背壓當(dāng)背壓高于臨界壓力時，漸縮噴管出口截面壓力（）背壓

（a）高于（b）低于（c）等于（d）等于或高于

5、當(dāng)Pb/P1>0.528時，流經(jīng)漸縮噴管的氣體流量隨背壓降低而（）

b1

流經(jīng)縮放噴管的氣體流速隨背壓降低而（）

當(dāng)Pb/P1<0.528時，流經(jīng)漸縮噴管的氣體流量隨背壓降低而（）

b1

流經(jīng)漸縮噴管的氣體流速隨背壓降低而（）

6、當(dāng)Pb/P1等于多少時，流經(jīng)漸縮噴管的流量最大？實測值和理論值有何差異？

b1

7、為什么Pb/P1<0.528時流經(jīng)漸縮、縮放噴管的氣體流量不隨背壓降低而增加？

b1

漸縮噴管流量測量原始記錄及數(shù)據(jù)處理

縮放噴管流量測量原始記錄及數(shù)據(jù)處理

編號：NqI

編號：No2

Y=1B=1R=287J/kg.kA=1.256x10—5m2

2

背壓

壓差

進(jìn)口壓力

壓力比

膨脹系數(shù)

實測流

量

理論流量

相對誤

差

Pbv

Pb

△H

Pi

Pb?

￡

qmS

qmL

%

MPa

MPa

mmH2O

MPa

g/s

實驗三空氣在噴管中流動性能測定實驗記錄

實驗時間：

班號：姓名：

同組人：

P=1

R=287J/kg.k

A2=1.256x10—5m2

Y=1

漸縮噴管流量測量原始記錄及數(shù)據(jù)處理表

背壓

壓差

進(jìn)口壓力

壓力比

膨脹系數(shù)

實測流量

理論

流量

相對誤差

Pbv

Pb

△H

P1

Pb/Pi

qmS

q

mL.

%

MPa

MPa

mmH2O

MPa

g/s

實驗三空氣在噴管中流動性能測定實驗記錄

實驗時間：

班號：

姓名：同組人：

Y=1P=1

R=287J/kg.k

A2=1.256x10-5m2

縮放噴管流量測量原始記錄及數(shù)據(jù)處理

背壓

壓差

進(jìn)口壓力

壓力比

膨脹系數(shù)

實測流量

理論

流量

相對誤差

Pbv

Pb

△H

P’

Pb?

￡

qmS

q

mL

%

MPa

MPa

mmH2O

MPa

g/s

氣體物理參數(shù)綜合測定

（一）二氧化碳臨界狀態(tài)觀測及p-v-t關(guān)系測定實驗

一、實驗?zāi)康?/p>

1、了解CO2臨界狀態(tài)的觀測方法，增加對臨界狀態(tài)概念的認(rèn)識；

2、增加對課堂所講的工質(zhì)熱力狀態(tài)、凝結(jié)、汽化、飽和狀態(tài)等基本概念的理解；

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、恒溫器等熱工儀器的正確使用方法。

二、實驗設(shè)備

整個實驗裝置由壓力臺、恒溫器和實驗臺本體及其防護(hù)罩等三大部分組成

'j￡I

空間

密封填料

水銀

實驗臺本體

1.高壓容器2.玻璃杯3.壓力機4.水銀5.密封填料6.填料壓蓋

7.恒溫水套8.承壓玻璃杯9.CO2空間10.溫度計

三、實驗原理

氧化

實驗工質(zhì)二氧化碳的壓力值，由裝在壓力臺上的壓力表讀出。溫度由實驗臺上的溫度顯示表讀出。比容首先由承壓玻璃管內(nèi)

碳柱的高度來測量，而后再根據(jù)承壓玻璃管內(nèi)徑截面不變等條件來換算得出。

已知CO2液體在20°C,9.8MPa時的比容v(20°C,9.8Mpa)=0.00117m3?婕

實際測定實驗臺在20C,9.8Mpa時的CO2液柱高度4h0(m)

AhA

c)Vv(20C,9.8Mpa)=—0二0.00117m3/kgm

=K(kg/m2)

Ah

0——

0.00117

式中：K——即為玻璃管內(nèi)CO2的質(zhì)面比常數(shù)

AhAh

所以，任意溫度、壓力下CO2的比容為：v==(m3/kg)

2m/AK

式中：△h=h-h0

h——任意溫度、壓力下水銀柱高度

h0——承壓玻璃管內(nèi)徑頂端刻度

四、實驗步驟

1、關(guān)壓力表及其進(jìn)入本體油路的兩個閥門,開啟壓力臺油杯上的進(jìn)油閥,搖退壓力臺上的活塞螺桿,直至螺桿全部退出。這時,壓力臺油缸中抽滿了油,先關(guān)閉油杯閥門,然后開啟壓力表和進(jìn)入本體油路的兩個閥門。搖進(jìn)活塞螺桿,使本體充油。如此交復(fù),直至壓力表上有壓力讀數(shù)為止。

2、把水注入恒溫器內(nèi)，至離蓋30?50mm。檢查并接通電路，啟動水泵，調(diào)節(jié)溫度旋扭設(shè)置所要調(diào)定的溫度。

3、測定低于臨界溫度t=20C時的等溫線。

將恒溫器調(diào)定在t=20C，并保持恒溫；

壓力從4.41Mpa開始，當(dāng)玻璃管內(nèi)水銀柱升起來后，應(yīng)足夠緩慢地?fù)u進(jìn)活塞螺桿，以保證等溫條件。否則，將來不及平衡，使讀數(shù)不準(zhǔn)；

按照適當(dāng)?shù)膲毫﹂g隔取h值，直至壓力p=9.8MPa；

（4）注意加壓后CO2的變化，特別是注意飽和壓力和飽和溫度之間的對應(yīng)關(guān)系以及液化、汽化等現(xiàn)象。將測得的實驗數(shù)據(jù)及觀察到的現(xiàn)象填入表1。

4、測定臨界參數(shù)，并觀察臨界現(xiàn)象。

（1）按上述方法和步驟測出臨界等溫線，并在該曲線的拐點處找出臨界壓力p和臨界比容，并將數(shù)據(jù)填入表1；

CC

（2）、觀察臨界現(xiàn)象

a）整體相變現(xiàn)象：由于在臨界點時，汽化潛熱等于零，飽和汽線和飽和液線合于一點，所以這時汽液的相互轉(zhuǎn)變不是象臨界溫度以下時那樣逐漸積累，需要一定的時間，表現(xiàn)為漸變過程，而這時當(dāng)壓力稍有變化時，汽、液是以突變的形式相互轉(zhuǎn)化。

b）汽、液兩相模糊不清的現(xiàn)象：處于臨界點的CO2具有共同參數(shù)（p,v,t）,因而不能區(qū)別此時CO2是氣態(tài)還是液態(tài)。如果說它是氣體，那么，這個氣體是接近液態(tài)的氣體；如果說它是液體，那么，這個液體又是接近氣態(tài)的液體。下面就來用實驗證明這個結(jié)論。因為這時處于臨界溫度，如果按等溫線過程進(jìn)行，使CO2壓縮或膨脹，那么，管內(nèi)是什么也看不到的?，F(xiàn)在，我們按絕熱過程來進(jìn)行，首先在壓力等于7.64Mpa附近，突然降壓，CO2狀態(tài)點由等溫線沿絕熱線降到液區(qū)，管內(nèi)CO2出現(xiàn)明顯的液面。這就是說，如果這時管內(nèi)的CO2是氣體的話，那么，這種氣體離液區(qū)很接近，可以說是接近液態(tài)的氣體；當(dāng)我們在膨脹之后，突然壓縮CO2時，這個液面又立即消失了。這就告訴我們，這時CO2液體離氣區(qū)也是非常接近的，可以說是接近氣態(tài)的液體。既然，此時的CO2既接近氣態(tài)，又接近液態(tài)，所以能處于臨界點附近?？梢赃@樣說：臨界狀態(tài)究竟如何，就是飽和汽、液分不清。這就是臨界點附近，飽和汽、液模糊不清的現(xiàn)象。

5、測定高于臨界溫度t=50°C時的等溫線。將數(shù)據(jù)填入原始記錄表1。

五、實驗結(jié)果處理和分析

表1

t=20C

t=31.1C(臨界)

t=50C

P(Mpa)

△h

v=

△h/K

現(xiàn)象

p(Mpa)

△h

v=A

h/K

現(xiàn)象

p(Mpa)

△h

v=

△h/K

現(xiàn)象

進(jìn)行等溫線實驗所需時間

分鐘

分鐘

分鐘

9.80

p

cc

8.

7.84

7.33696

5.88

4.90

3.92

5.39

li工JIS.9E：i'1r?33,:>-1比E6?S旳3331

tsCT]

4

9■■

5

.3

7

1、按表1的數(shù)據(jù)，如圖三在p-v坐標(biāo)系中畫出三條等溫線。

2、將實驗測得的等溫線與圖三所示的標(biāo)準(zhǔn)等溫線比較，并分析它們之間的差異及原因。

3、將實驗測得的飽和溫度和飽和壓力的對應(yīng)值與書中的tp曲線相比較。

ss

4、將實驗測定的臨界比容與理論計算值一并填入表2,并分析它們之間的差異及其原因。C

（二）飽和蒸汽觀測及P—T關(guān)系測定實驗

一、實驗?zāi)康?/p>

1、通過觀察飽和蒸汽壓力和溫度變化的關(guān)系,加深對飽和狀態(tài)的理解,從而樹立液體溫度達(dá)到對應(yīng)于液面壓力的飽和溫度時,沸騰便會發(fā)生的基本概念；

2、通過對實驗數(shù)據(jù)的整理,掌握飽和蒸汽P—T關(guān)系圖表的編制方法；

3、學(xué)會溫度計、壓力表、調(diào)壓器和大氣壓力計等儀表的使用方法；

4、能觀察到小容積和金屬表面很光滑（汽化核心很?。┑娘枒B(tài)沸騰現(xiàn)象。

二、實驗設(shè)備

圖1實驗設(shè)備簡圖

1?壓力表（一0.1?0?1.5Ma）2?排氣閥3?緩沖器4?可視玻璃及蒸汽發(fā)生器5?電源開關(guān)

6?電功率調(diào)節(jié)7?溫度計（100?250°C）8?可控數(shù)顯溫度儀9?電流表

三、實驗方法與步驟

1、熟悉實驗裝置及使用儀表的工作原理和性能；

2、將電功率調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)至電流表零位，然后接通電源；

3、調(diào)節(jié)電功率調(diào)節(jié)器，并緩慢逐漸加大電流，待蒸汽壓力升至一定值時，將電流降低0.2安培左右保溫，待工況穩(wěn)定后迅速記錄下水蒸氣的壓力和溫度。重復(fù)上述實驗，在0?1.0Ma（表壓）范圍內(nèi)實驗不少于6次，且實驗點應(yīng)盡量分布均勻；

4、實驗完畢后，將調(diào)壓指針旋回零位，并斷開電源

5、記錄室溫和大氣壓力。

四、數(shù)據(jù)記錄和整理

1、記錄和計算：

實驗次數(shù)

飽和壓力[Ma]

飽和溫度[°C]

誤差

備注

壓力表讀值P'

大氣壓

力B

絕對壓力

P=P'+B

溫度計讀值t'

理論值

t

At二t_t'[C]

AtX100%[%]

t

1

2

3

4

5

6

2、繪制P—t關(guān)系曲線：將實驗結(jié)果點在坐標(biāo)上，清除偏離點，繪制曲線。

130

go

溫度「C]

壓力（絕）[Ma]

圖2飽和水蒸氣壓力和溫度的關(guān)系曲線

3、總結(jié)經(jīng)驗公式：

將實驗曲線繪制在雙對數(shù)坐標(biāo)紙上，則基本呈一直線，故飽和水蒸氣壓力和溫度的關(guān)系可近似整理成下列經(jīng)驗公式

t1004P

冷度

[C]

圖3飽和水蒸氣壓力和溫度的關(guān)系對數(shù)坐標(biāo)曲線

五、注意事項

1、實驗裝置使用壓力為l.OMa（表壓），切不可超壓操作。

實驗二二氧化碳臨界狀態(tài)觀測及P-u-t關(guān)系測定實驗記錄

實驗時間：班號：姓名：

同組人：

實驗數(shù)據(jù)記錄及整理表

T=20°Ck=

T=31.1Ck=

T=50Ck=

MPa

Ah

mm^O

Ahu=—k

現(xiàn)象

MPa

Ah

mmH^O

Ahu=—k

現(xiàn)象

MPa

Ah

mmH^O

Ahu=—k

現(xiàn)象

實驗時間

實驗時間

實驗時間

實驗四二氧化碳飽和溫度、飽和壓力關(guān)系測定

一、實驗?zāi)康?/p>

1、觀察二氧化碳的相變過程，增強相變過程的感性認(rèn)識；

2、強化對克勞修斯—克拉貝隆方程的理解；

3、學(xué)生自己擬定實驗方案并完成實驗，培養(yǎng)其獨力進(jìn)行實驗的能力。

二、實驗要求純物質(zhì)在進(jìn)行相變時，飽和溫度與飽和壓力之間具有確定的對應(yīng)關(guān)系，飽和壓力是飽和溫度的單值函數(shù)。請利用實驗二的實驗臺自己擬定實驗方案，測定二氧化碳對應(yīng)飽和溫度下的飽和壓力數(shù)值，利用最小二乘法原理回歸函數(shù)關(guān)系式，并利用克勞修斯—克拉貝隆方程計算二氧化碳在25度時的氣化潛熱。

（三）氣體定壓比熱測定實驗

一、實驗?zāi)康?/p>

1、掌握氣體定壓比熱的測量原理及其測量裝置；

2、掌握本實驗中測溫、測壓、測熱、測流量的方法；

3、掌握由基本數(shù)據(jù)計算比熱值和比熱公式的方法。

二、實驗裝置

圖21比熱儀傘童轉(zhuǎn)克國

如圖2-1）所示本實驗裝置由風(fēng)機、流量計、比熱儀主體、調(diào)壓器和功率表等組成。實驗時，被測空氣由風(fēng)機經(jīng)流量計送入比熱

儀主體，經(jīng)加熱、均流、旋流、混流后流出。比熱儀主體構(gòu)造如圖2－2所示。氣體的流量由節(jié)流