《工程热力学》课程
实验指导书
实验一空气绝热指数测定
一、实验目的
1、测定空气的绝热指数K和空气的比热C P和G
2、熟悉以绝热膨胀、定容加热基本热力过程为工作原理的测定绝热指数
实验方法；
3、演示刚性容器充放气过程的热过程现象
二、实验装置及原理
空气绝热指数测定装置如图所示，利用气囊往有机玻璃容器内充气，经过U 型压力计测出容器内压力P i,压力稳定后，突然打开阀门5并迅速关闭。
在此过程中，空气绝热膨胀，在U型压力计上显示出膨胀后容器内的空气压力P2；然后，持续一小时左右，使容器中的空气与实验环境的空气进行热交换，最后达到平衡，即容器中的空气温度与环境温度相等。
此时，U型压力计显示出温度平
衡后容器中空气压力P3
三、实验方法与步骤
1、测试前的准备
1) 将阀门5 的锥形塞拔出, 抹上一些真空油, 以改进阀门的密封性能。
抹油后安装就位并拧紧。
2) 在阀门5开放的情况下( 即容器与大气相通) , 用医用注射器将蒸馏水注入U型压力计120〜150mn左右的水柱高。
水柱内应不含气泡。
如有气泡,应设法排除。
3) 调整装置的水平位置，使U型压力计两水管中的水柱高在一个水平线上。
2、测试步骤
1) 记录U 型空压计初始读数h0。
2) 关闭阀门5, 把容器拧紧。
3) 用气囊往有机玻璃容器内缓慢充气，容器内的压力由U型压力计的水柱差显示。
此时的压差150〜200mn水柱为宜。
待压力稳定后,记录下此时的压差值厶h。
4) 突然打开阀门5并迅速关闭。
空气绝热膨胀后，在U型管内显示出膨胀后容器的气压。
记录此时的压差值△ h2.
5) 持续1〜2小时后, 待容器内空气的温度与测试现场的大气温度一致时, 记下此时容器内空气压力的压力差△ h a
6) 一般要求重复三次测试, 取其测试结果的平均值。
四、实验注意事项
1 、气囊往往要漏气, 充气后必须用夹子将胶皮管夹紧。
2、在测试过程, 测试现场的温度要求保持基本恒定。
不然, 很难测出可靠的数据。
2、分析影响测试结果的因素
五、实验报告及要求
1 、按照原始数据求出k 值。
2、分析影响测试结果的因素
实验二二氧化碳临界态观测及PVT关系测定
一、实验目的
1、了解CO临界状态的观测方法，增加对临界状态的概念的感性认识。
2、加深对课堂所讲的工质状态，凝结,汽化,饱和状态等基本概念的理解。
3、掌握CO的p-v-l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，恒温器等热工仪器的正确使用方法。
二、实验内容
1、测定CO的p-v-l关系，在p-v-l坐标系中绘出低于临界温度(t=20 C) 临界温度(t=31.1 C )和高于临界温度(t=50 C )的三条等温曲线,并于标准实验曲线及理论计算值相比较，并分析其差异原因。
2、观测CO在低于临界温度时(t=25 C, 27 C)饱和温度和饱和压力之间的对应关系，并与图四中的t-p曲线相比较。
3、观测临界状态
⑴临界状态附近汽液两相模糊的现象
⑵汽液整体相变现象
⑶观测CO的t, p, v 等临界参数，并将实验所地的v值与理想气体状态方程和繁德瓦尔方程的理论值相比较，简述其差异原因
三、实验设备及原理
整个实验装置由压力台、恒温器和
试验台本体及其防护罩等三大部分组成
(如图一)。
试验台本体如图二所示。
其中1-高
压容器;2-玻璃杯;3-压力油;4-水银；
5-密封填料；6-填料水套；7-恒温水套；
8-承压玻璃管；9-CO2空间；10-温度计。
对简单可压缩热力系统，当工质处于平衡状态时，其状态参数p、v、t
之间有：
E（ p, v, t） =0 或t=f（ p, v）本试验就是根
据式（1）, 采用定温方法来测定CQ的p-v之间的关
系, 从而找出CO2的p-v-t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CO气体的承压玻璃管,CO2被压
缩,其压力和容积经过压力台上的活塞杆的进、退来
调节。
温度由恒温器供给的水套里的水温来
讥勢（i t怵
调节。
实验工质二氧化碳的压力，又装在压力台上的压
力表读出（如果提高精度，可由加在活塞转盘上的平衡砝码读出，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二氧化碳柱的高度来测量，而后再根据承压玻璃管内均匀、截面不变等条件换算出。
四、实验步骤
1、按图一装好试验设备，并开启试验本体上的日光灯。
2、恒温器准备及温度调节。
⑴将蒸馏水注入恒温器内，注至离盖30〜50mm,检查并接通电路，开动电动泵，使水循环对流。
⑵旋转点接点温度计顶端的帽形磁铁，跳动凸轮示标，使凸轮上端面与所要调定的温度一致，再将帽形磁铁用横向螺钉锁紧，以防转动。
⑶视水温情况，开、关加热器，当水温未达到要调定的温度时，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。
⑷观察玻璃水套上的温度计，若其读书与恒温器的温度计及电接点温度计所标定的温度一致时（或基本一致），则可（近似）认为承压玻璃管内的CO2 的温度处于所标定的温度。
⑸当需要改变试验温度时，重复⑵〜⑷即可
因为压力台的油缸容量比主容器容量小, 需要多次从油杯抽油, 再向主容器充油, 才能在压力表上显示压力读数, 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, 因此, 务必认真掌握, 其步骤如下:
⑴关压力表及其进入本体油路的两个阀门, 开启压力台上油杯的进油阀。
⑵摇退压力台上的活塞螺杆, 直至螺杆全部退出。
这时, 压力台油缸中抽满了油。
⑶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。
⑷摇进活塞螺杆, 使本体充油杯阀门是否关好, 压力表及本体油路阀门是否开启, 若均已调定后, 即可进行实验。
4、做好实验的原始记录
⑴设备数据记录:
仪器、仪表名称、型号、规格、量程、精度。
⑵常规数据记录:
室温、大气压、实验环境情况等。
⑶测定承压玻璃管内的CO的质面比常数K值。
由于充进承压玻璃管内的CO质量不便测量,而玻璃管内径或截面积(A有不易测准，因而实验中采用间接办法来CO的容积，认为CO的比容v与其高度是一种线性关系, 具体方法如下:
a) 已知CO2液体在20°C, 9.8MPa时的比容v( 20°C, 9.8MPa) =0.00117m/kg
b) 实际测定试验台在20C , 9.8MPa时的CO2液柱高度△ h( m)(注意玻璃水套上刻度的标记方法) 。
c) T v( 20 C , 9.8MPa) = =0.00117
m △ h0
••• — =- --------- =k( kg/ )
A 0.00117
K即为玻璃管内CO2面比常数
因此,任意温度,压力下C02的比容为：
△h △h
V= ————=———( m /kg) m
A k
其中, △h=h-h0
h —温度, 压力下水银柱高度
h0 —承压玻璃管内径顶端刻度
5、测定低于临界温度t=20 °C时的定温线
⑴将恒温器调定t=20 C ,并保持恒温
⑵压力从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, 将来不及平衡, 使读数不准。
⑶按照适当的压力间隔取h值,直至压力p=908MPa
⑷注意加压C02的变化，特别是注意饱和和压力和饱和温度之间的对应关系
以及液化, 汽化等现象。
要将测得的实验数据及观察到的现象一并添入表1。
⑸测定t=25 C , t=27 C时其饱和温度和饱和压力的对应关系。
6•测定临界等温线临界参数，并观察临界现象。
⑴按上述方法和步骤测出临界等温线, 并在该曲线的拐点处找出临界压力Pc和临界比容Vc,并将数据填入表1。
⑵观察临界现象。
7•测定高于临界温度t=50 C时的等温线,将数据填入原始记录表1
五、实验结果处理和分析
1、按表中测试的数据, 在p-v 坐标系中画出三条等温线。
( 临界, 高于临界,
低于临界)
2、简述所观测到的临界现象。