CO2临界状态观测及PVT关系测试

1、装订线专业：化学工程和技术名字：学号：日期：位置：实验报告课程名称：专业实验指导老师：李昌圣成绩：实验名称： CO2临界状态观测和PVT关系测试的实验类型：一、实验目的和要求(必要)二、实验内容和原理(必要)三、主要仪器设备(必需)四、操作方法和实验程序五、实验数据的记录和处理六、实验结果和分析(必要)七、讨论、体会一、实验目的1 .理解CO2临界状态的观测方法，加强对临界状态的感性认识。2 .掌握CO2 p-v-t关系的测定方法，通过实验学习测定实际气体状态变化规律的方法和技术。3 .加深对流体凝结、气化、饱和状态等热力学基本概念的理解。4 .掌握相关设备的正确使用方法。二、实验设备和原理1

2、 .实验装置整体由压力台、恒温器、实验台主体及其防护盖三部分组成。 实验台本体如图2所示。2 .对于简单的可压缩热系统，当工质处于平衡状态时，其状态参数p、v、t如下F(P，v，T)=0或者T=F(P，V) (1)本实验根据式(1)，用恒温法测定了CO2的P-V关系，发现了CO2的P-V-T关系。3 .实验中从压力台送来的压力油进入高压容器和玻璃的上半部分，把水银放入预先装了CO2气体的受压玻璃管中。 CO2被压缩，其压力和容积由压板的活塞杆的进退来调节，温度由恒温器供给的水套的水温来调节。4 .实验工质二氧化碳的压力从安装在压力台上的压力表中读出(提高精度的话，就可以从施加在活塞旋转盘上的平

3、衡重中读出，考虑水银柱的高度的修正)。 温度是从插在温度计上的温度计读出的。 比体积首先从受压玻璃管内的二氧化碳柱的高度测定，然后从受压玻璃管内的内径均匀、截面积不变等条件换算。5 .抽油、充油操作压力台的气缸容量比主罐容量小，因此需要多次从油杯中抽出油向主罐填充油，在压力计上显示压力。 压力台抽油、填充油的操作过程非常重要，如果有操作错误，容易损坏实验设备，所以请务必按以下步骤慎重地操作关闭进入压力表和主体回路的两个阀，打开压力台的油杯的供油阀。摇动压力台的活塞螺杆，直到螺杆全部脱落，给压力台的油缸充满油。关闭油杯的阀门，然后打开进入压力表和主体回路的阀门。摇动活塞螺杆，向主体填充油，这样反

4、复操作，直到压力计施加压力。可以再次检查油杯的阀是否关闭，压力计及本体回路的阀是否打开，进行实验。实验结束后，把油放回油杯里。 注意系统保持了一点正压，不要不断地抽油！6 .测定受压玻璃管内的CO2的质量面积比常数k值。填充在受压管内的CO2的质量难以测量，玻璃管的内径和截面积a难以测量，因此在实验中，用间接的方法决定CO2的比体积，CO2比容积v和其高度呈线性关系a )已知CO2溶液在20、100atm下的比容V(20，100atm)=0.0017m3/kgb )实测了本实验台CO2在20、100atm下的CO2液柱的高度h*(m ) (注意在玻璃水中标注刻度的标记方法)。从c)a )开始，

5、V(20、100atm)=h*/m=0.0017m3/kg，因此任意温度、压力下的CO2的比容积式中：h=h-h0h-任意温度、压力下的水银柱的高度h0-受压玻璃管内径前端刻度实验中应该注意的事情是制作各恒温线时，实验压力为P10MPa，否则，受压玻璃管可能破裂的实验温度为t50 。三、实验内容和程序1 .打开超恒温槽，调节到必要的恒温温度。2 .压力计抽油，方法看原理部分。3 .测定温度为20时的等温线及(20、100atm)k值。测定20tc之间CO2的饱和蒸气压与温度的对应关系(在水浴升温过程中测定，要求45点测定)。5 .观察测定5.co2的临界等温线和临界参数的临界现象。6 .测量比

6、临界温度高的等温线。四、实验数据的记录和处理1.k值的测定广播h0/cm厘米h/cmk/(公斤/m2 )10.207.802.4020.52.20等温线数据PR PS广播h/cmv/(m3/kg千克)9.0010.222.420.8.5010.252.450.8.0010.292.490.7.5010.312.510.7.0010.342.540.6.5010.382.580.6.0010.402.600.5.7010.502.700.5.6712.324.520.5.6415.207.400.5.5619.0511.250.5.5219.2211.420.5.0022.1814.380.4.

7、5024.9517.150.4.0028.3020.500.010003.5032.5524.750.012073.0037.7529.950.014613 .饱和蒸气压与温度的关系数据T/K战斗机PR PS日志系统logPs (理论)295.055.863.76793.7776297.106.133.78753.7982299.256.363.80353.8197301.306.753.82933.8400303.177.163.85493.85834 .临界等温线(T=31.50)PR PS广播h/cmv/(m3/kg千克)9.0010.122.320.8.5010.702.900.8.0

8、010.803.000.7.8010.983.180.7.6011.053.250.7.5011.143.340.7.4011.353.550.7.2014.586.780.7.0015.707.900.6.5017.9010.10.6.0019.8612.060.5.5021.9014.100.5.0024.3516.550.4.5027.1019.300.4.0030.4022.600.011025 .超临界等温线(T=41.10)PR PS广播h/cmv/(m3/kg千克)9.0012.314.510.8.5013.806.000.8.0015.277.470.7.5016.809.00

9、0.7.0018.2010.40.6.5019.8012.000.6.0021.0013.200.5.5023.5015.700.5.0025.8518.050.4.5028.5020.700.010104.0031.9024.100.01176五、实验结果和分析1 .在p-v图上画等温线标准等温线：2 .使用实测的蒸气压数据和计算出的蒸气压数据，在P-T图上分别绘制蒸气压曲线比较从实验数据拟合的Antoine常数和理论值常数实验值理论值误差甲组联赛7.97757.763312.76%乙级联赛-1652.364-1566.085.51%c.c97.2297.870.664%3 .临界比容Vc的

10、实验值和理论值的比较实验值/(m3/kg )理论值/(m3/kg )0.00240.002160.01910.00714六、实验讨论和误差分析1 .通过比较实验等温线和标准等温线得到的，两图总体相似，曲线形状和趋势相似，表明实验结果与实际相符，实验成功。同时，实验结果有一定的误差，其原因主要是恒温槽的温度难以控制，温度不稳定，这是因为活塞螺杆摆动太快，使CO2温度变化，系统不能等待读取的压力计的灵敏度差，有大的系统误差的实验数据2 .实验测得的蒸气压数据基本符合Antoine方程式，但相同温度下的蒸气压稍小于计算值。 另一方面，实验数据有误差。 另一方面，Antoine方程式也非常不准确。 通过实验数据拟合得到的Antoine常数比较接近理论值，这也证明了Antoine方程的正确性。3 .临界比容Vc的比