工程热力学实验报告
工程热力学实验
工程热力学实验
工程热力学实验是一种通过实验手段研究热力学问题的方法。
在这种实验中，通常会使用一些设备和仪器，如热力计、压力计、温度计等，来测量和记录热力学参数，例如压力、温度、热功、热容等。
在实验中，通常会选择一些代表性的系统或过程进行研究，例如理想气体的等温膨胀、绝热膨胀、等压过程等，以及一些实际工程中常见的热力学问题，如锅炉、汽轮机、制冷系统等。
通过对这些系统或过程的实验研究，可以深入了解它们的热力学特性，为实际工程应用提供重要的参考和支持。
为了保证实验的准确性和可靠性，工程热力学实验需要进行一系列的实验设计和实验操作，如实验设备的校准和调试、实验数据的记录和处理、实验结果的分析和验证等。
同时，还需要注意实验安全和环保，做好实验废物的处理和管理工作。
总之，工程热力学实验是一种非常重要的热力学研究方法，它为实际工程应用提供了可靠的理论基础和实验支持。
工程热力学
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C V2、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、实验装置及测试原理气体的绝热指数定义为气体的定压比热容与定容比热容之比，以K 表示，即：vp c c k =。
本实验利用定量空气在绝热膨胀过程和定容加热过程中的变化规律来测定空气的绝热指数K 。
实验装置如图1所示，利用气囊往有机玻璃容器内充气，通过U 型压力计测出容器内压力P 1，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P 2；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，最后达到热平衡，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P 3。
实验过程的P-V 图2所示。
图中AB 为绝热膨胀过程；BC 为定容加热过程。
AB 为绝热过程，kk v p v p 2211=；BC 为定容过程，32v v =；假设A 和C 温度相同，则31T T =。
根据理想气体的状态方程，对于状态A 、C 可得：3311v p v p =；综合上述各式得：)ln()ln(3121p p p p k =；因此只要测出A 、B 、C 三状态点的压力P 1、P 2、P 3，即可求得空气绝热指数k 。
又由R c c v p +=可得：1-=k R c v 与1-=k kR c p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，以改善阀门的密封性能。
抹油后安装就图2 热力过程1-有机玻璃容器 2-进气及测压三通 3-U 型压力计 4-气囊 5-放气阀门 图1 空气绝热指数测定装置位并把螺帽拧紧。
2）在阀门5开启的情况下（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120～150mm 左右的水柱高。
2010级工程热力学实验
实验一 静态法测液体饱和蒸气压一、实验目的与要求1. 掌握恒温水浴、真空泵、压力表的使用方法。
2. 了解纯液体的饱和蒸气压与温度的关系，克劳修斯-克拉贝龙方程式的意义；并学会由图解法求其平均摩尔气化热和正常沸点。
二、实验原理液体的饱和蒸气压与温度的关系可用克拉佩龙方程来表示：mmv a p V T H d Td p ∆∆= (1 )设蒸气为理想气体，在实验温度范围内摩尔气化热H ∆为常数，并略去液体的体积，对（1）式积分可得克—克方程： )11(ln2112T T RH p p mvap +∆-= (2 )实验测得各温度下的饱和蒸气压后，计算m Vap H ∆，然后求其平均值。
本实验采用静态法以等压计在不同温度下测定乙醇的饱和蒸气压。
等压计小球中盛被测液体，U 型管部分以样品本身作封闭液。
在一定温度下，若小球液面上方仅有被测物质蒸气，大气压为b p ，由压力计上得真空度v p ，饱和蒸气压v b p p p += 三、仪器与试剂饱和蒸汽压实验装置一套；恒温水浴一台；真空泵。
无水乙醇(AR)。
饱和蒸汽压实验装置图四、实验步骤 1．装料和检验漏气（1）按图用橡胶管将各仪器连接成饱和蒸气压的实验装置。
（2）将无水乙醇装入U 型等位计中，按图和冷凝管连接。
（3）检查整体的气密性。
2. 测定将玻璃恒温水浴温度调至20℃±0.1℃时，接通冷却水，关闭阀3，打开阀1、阀2，开启真空泵，缓缓抽气，使试液球与U 型等位计之间的空气呈气泡状通过U 型等位计的液体而排出。
如发现气泡成串上窜(此时，液体己沸腾)，关闭阀1，停止真空泵抽气。
球中试液经3—4分钟的沸腾，可认为空气已被排除，小心调节进气阀3，使等位计中U 型管的液面等高为止，在压力计上读出并记下压力值。
3. 升高温度至25℃、30℃、35℃、40℃，乙醇的饱和蒸气压增加；再小心调节进气阀3，使等位计中U 型管的液面等高为止，在压力计上读出并记下压力值。
第1章 《工程热力学》实验(第四版)
第一章 《工程热力学》实验§1-1 二氧化碳临界状态及P-V-T 关系实验一、实验目的和任务目的：1．巩固工质热力学状态及实际气体状态变化规律的理论知识，掌握用实验研究的方法和技巧。
2．熟悉部分热工仪器的正确使用方法（如活塞式压力计、恒温水浴等），加深对饱和状态、临界状态等基本概念的理解，为今后研究新工质的状态变化规律奠定基础。
任务：1.测定CO 2的t v p --关系，在v p -坐标中绘出几种等温曲线，与标准实验曲线及克拉贝龙方程和范得瓦尔方程的理论计算值相比较并分析差异原因。
2.观察临界状态，测定CO 2的临界参数（c c c t v p 、、），将实验所得的c v 值与理想气体状态方程及范得瓦尔方程的理论计算值作一比较，简述其差异原因。
3.测定CO 2在不同压力下饱和蒸气和饱和液体的比容（或密度）及饱和温度和饱和压力的对应关系。
4.观察凝结和汽化过程及临界状态附近汽液两相模糊的现象。
二、实验原理1.实际气体在压力不太高、温度不太低时，可以近似地认为理想气体，并遵循理想气体状态方程：mRT pV = (1)式中 p ―绝对压力（Pa ）V ―容积(m 3)T ―绝对温度(K)m ―气体质量(kg)R ―气体常数，2CO R =8.314/44=0.1889(kJ/kg ·K)实际气体中分子力和分子体积，在不同温度压力范围内，这两个因素所引起的相反作用按规定是不同的，因而，实际气体与不考虑分子力、分子的体积的理想气体有一定偏差。
1873年范得瓦尔针对偏差原因提出了范得瓦尔方程式：(2) 或 0)(23=+++-b av v RT bp pv (3)式中 a ―比例常数， c c p RT a )(272=；2/v a ―分子力的修正项；RTb v v a p =-+))((2b ―分子体积修正项，c c p RT b 8 ； c c T p ,为临界压力和临界温度。
式（3）随p 、T 的不同，v 可有三种解：①不相等的三个实根 ②相等的三个实根 ③一个实根、两个虚根本实验将类似地重复1869年安得鲁实验，论证以上三种解的形成和原因，同时论证范得瓦尔方程较理想气体更接近于实际气体的状态变化规律，但仍有一定差距。
工程热力学报告
工程热力学（2015 秋）课程论文姓名：班级：学号：日期：纳米晶材料的热力学函数研究一、摘要 (1)二、纳米晶材料的几何假设 (1)三、界面热力学函数分析 (2)四、内部热力学函数分析 (6)五、整体热力学函数分析 (6)六、总结 (6)七、纳米晶材料热力学应用展望 (6)一、摘要纳米晶材料（nanophase material )是具有纳米级超细晶组织的材料。
由于超细晶粒(小于100nm)、高的界面体积分数(高达50%)和界面区的原子间距分布较宽，其性能特别是和近邻原子相关联的性能，如力学性能、热学性能、磁学性能，与一般多晶材料或同成分的非晶态材料有很大的差别[1]。
本文应用界面膨胀模型[2]并以普适状态[3]为基础对纳米材料的整体的热力学函数计算模型进行了阐述分析，进而对其应用进行了展望。
二、纳米晶材料的几何假设纳米晶材料中的原子可分为两部分，一部分是位于晶粒内部点阵位置上有序排列的原子，另一部分是位于晶界面上无序或部分有序的原子。
假设纳米晶粒子为球形，直径为d ，界面厚度为δ，如图1所示。
原子在晶界面区域和晶粒内部的排布密度（原子的空间占据百分数）分别为b ρ和i ρ。
位于晶界面上和晶粒内部的原子个数b N 和i N 可由下式计算：bb b V d δρδπ2)2(4-=N (1) 03)22(34V d ii ρδπ-=N (2) 其中：V b 为纳米晶体界面上一个原子所占的体积， V 0为平衡状态的原子体积。
所以，晶体面处的原子分数x b 为bi b bi b ib bb r r d d V V d d N N N x ρρδδδρρδδδ3023023)()(6)2(11)(6)2(11--+=--+=+=(3)其中，r b 和r 0分别为纳米晶界面处原子的半径和平衡状态时原子的半径。
图1 球形纳米晶粒及表征几何尺寸示意图[4]为方便表达，设定纯物质纳米晶体的热力学函数为以纳米晶界面处和晶粒内部两部分热力学函数的求和。
工程热力学实验报告
水的饱和蒸汽压力和温度关系实验报告水的饱和蒸汽压力和温度关系一、实验目的1、通过水的饱和蒸汽压力和温度关系实验，加深对饱和状态的理解。
2、通过对实验数据的整理，掌握饱和蒸汽P-t关系图表的编制方法。
3、学会压力表和调压器等仪表的使用方法。
二、实验设备与原理4 5 6 71. 开关2. 可视玻璃3. 保温棉（硅酸铝）4. 真空压力表（-0.1～1.5MPa）5. 测温管6. 电压指示7. 温度指示8. 蒸汽发生器9. 电加热器10. 水蒸汽11.蒸馏水12. 调压器图 1 实验系统图物质由液态转变为蒸汽的过程称为汽化过程。
汽化过程总是伴随着分子回到液体中的凝结过程。
到一定程度时，虽然汽化和凝结都在进行，但汽化的分子数与凝结的分子数处于动态平衡，这种状态称为饱和态，在这一状态下的温度称为饱和温度。
此时蒸汽分子动能和分子总数保持不变，因此压力也确定不变，称为饱和压力。
饱和温度和饱和压力的关系一一对应。
二、实验方法与步骤1、熟悉实验装置及使用仪表的工作原理和性能。
2、将调压器指针调至零位，接通电源。
3、将调压器输出电压调至 200V，待蒸汽压力升至一定值时，将电压降至 30-50V保温（保温电压需要随蒸汽压力升高而升高），待工况稳定后迅速记录水蒸汽的压力和温度。
4、重复步骤3，在 0～4MPa（表压）范围内实验不少于 6次，且实验点应尽量分布均匀。
5、实验完毕后，将调压器指针旋回至零位，断开电源。
6、记录室温和大气压力。
四、数据记录1. 绘制 P -t 关系曲线将实验结果绘在坐标纸上，清除偏离点，绘制曲线。
五、实验总结19.0235.0544.8657.9669.0180.2492.0699.79y = 35.834x 0.81241030507090110130012345饱和蒸汽P-t 关系图温度/°c压力/Mpa仪器编号 1（R134a ） 大气压力 B /MPa0.10室温 /℃23 实验次数饱和压力MPa饱和温度 ℃误差压力表读数 P’绝对压力 P =P’+B温度读数 t’对应压力 P1温度读数 t’绝对压力 P 对应温度 tΔt =t -t’ΔP =P1-P1 无 0.568 0.537 18 19.02 -1.02 -0.35% -0.031 -5.77% 2 无 0.897 0.862 34 35.05 -1.05 -0.34% -0.035 -4.06%3 无 1.165 1.13 44 44.86 -0.86 -0.27% -0.035 -3.10% 4 无 1.614 1.603 58 57.96 0.04 0.01% -0.011 -0.69% 5 无 2.088 2.023 68 69.01 -1.01 -0.30% -0.065 -3.21% 6 无 2.667 2.633 80 80.24 -0.24 -0.07% -0.034 -1.29% 7 无 3.3943.379 92 92.06 -0.06 -0.02% -0.015 -0.44% 8无43.8979899.79-1.79-0.48%-0.103-2.64%用双对数坐标纸绘制水的饱和蒸汽压力-温度曲线，曲线近似成一条直线。
工程热力力学实验报告
实验名称：喷管中气体流动特性实验实验日期：2023年11月X日实验地点：XX大学工程热力学实验室实验人员：XXX，XXX，XXX一、实验目的1. 通过实验演示渐缩、缩放形喷管，观察气体的流动特性。
2. 验证并加深对喷管中气流基本规律的理解。
3. 研究临界压力、临界流速和最大流量与喷管结构参数之间的关系。
二、实验原理喷管中气体流动的特性可以通过以下基本方程描述：1. 连续性方程：在稳态流动条件下，流过任意截面的质量流量相等，即：\[ A_1v_1 = A_2v_2 \]其中，\( A_1 \) 和 \( A_2 \) 分别为喷管入口和出口的截面积，\( v_1 \) 和 \( v_2 \) 分别为入口和出口的流速。
2. 伯努利方程：在稳态流动条件下，流过任意截面的总机械能守恒，即：\[ \frac{1}{2}\rho v_1^2 + \rho gh_1 + \frac{p_1}{\rho} =\frac{1}{2}\rho v_2^2 + \rho gh_2 + \frac{p_2}{\rho} \]其中，\( \rho \) 为气体密度，\( g \) 为重力加速度，\( h_1 \) 和\( h_2 \) 分别为入口和出口的位能，\( p_1 \) 和 \( p_2 \) 分别为入口和出口的压力。
3. 临界压力和临界流速：当喷管出口压力等于临界压力时，气体流速达到临界流速。
临界压力和临界流速可以通过以下公式计算：\[ p_{cr} = \frac{2}{\gamma + 1}p_{in} \]\[ v_{cr} = \sqrt{\frac{2(\gamma - 1)}{\gamma + 1}}c \]其中，\( p_{in} \) 为入口压力，\( \gamma \) 为比热比，\( c \) 为音速。
三、实验装置实验装置主要包括以下部分：1. 喷管：渐缩形和缩放形喷管。
2. 气源：高压气瓶。
工程热力学上机实验报告
工程热力学上机实验报告第一篇：工程热力学上机实验报告工程热力学上机实验报告姓名：专业：能源与动力学号：朗肯循环对蒸汽动力循环的基本循环——朗肯循环，其工作原理是，从锅炉出来的高温T1，高压p1的过热水蒸气经汽轮机绝热膨胀做工至低压p2的乏汽，在冷凝器中凝结成饱和液体，经水泵升压至p1下的未饱和过冷液体，进入锅炉加热至过热蒸汽，再进入汽轮机绝热膨胀做功，周而复始的将热能转换为机械能，图1为理想朗肯循环工作过程的水蒸气T—S图。
循环中：工质在锅炉中的加热量：q1=h1-h4 在冷凝器中的放热量：q2=h2-h3 在汽轮机中的做功量：w1=h1-h2 在水泵中的耗功量：w2=h4-h3 循环热效率n=(q1-q2)/q1=1-(h2-h3)/(h1-h4)如忽略泵功，h3=h4 则循环效率：n=(h1-h2)/(h1-h3)=1-(h2-h3)/(h1-h3)程序如右图1、实验初始参数：P1=4Mpa,t1=450摄氏度，p2=6kpa如下图P1,P2不变改变初温t1，结果如图t1,P2不变改变初温p1，结果如图t1,P1不变改变初温p2，结果如图当汽机绝热内效率nex=0.85，此时实际不可逆循环的热效率nt=0.33226925二，再热循环循环热效率：n=((h1-hb)+(ha-h2)-(h4-h3))/((h1-h4)+(ha-hb))如忽略泵功，h3=h4 则循环效率：n=((h1-hb)+(ha-h2))/((h1-h3)+(ha-hb))如果过分提高压力p1，而不响应提高t1,将引起乏汽敢赌x2减小，产生不利后果。
为此，将新蒸汽膨胀至某一中间压力pb 后撤出汽轮机，导入锅炉中的特设的再热器或其他换热设备中，使之再加热后，再倒入汽轮机继续膨胀至背压p2.即为再热循环。
图2为再热循环工作过程的T-S图。
程序如右下面3个图2、初始参数P1=12Mpa,t1=500摄氏度，终压p2=6kpa, 第一个再热循环的再热压力pa1=3Mpa, 另一个再热循环的压力为pa2=0.6Mpa 顺序1-32、初始参数P1=12Mpa,t1=500摄氏度，终压p2=6kpa, 第一个再热循环的再热压力pa1=3Mpa, 另一个再热循环的压力为pa2=0.6Mpa 结果如右图经程序运行，比较朗肯循环和在再热循环的效率发现：相同初始参数和相同背压下，再热循环效率较高。
工程热力学实验报告
实验一：喷管中气体流动特性实验一、实验目的1.通过演示渐缩、缩放形喷管，观察气流随背压变化而引起的压力和流量变化，绘制喷管各截面压力—轴向位移曲线和流量—背压曲线。
2通过观察渐缩和缩放喷管中膨胀不足和过度膨胀现象，进一部了解工作条件对喷管流动过程的影响。
3学习热工仪表的使用方法。
二、实验原理本实验装置利用真空泵吸气，造成喷管内各个截面及其背压都具有一定的真空度，实现空气在喷管中流动。
通过改变背压，引起喷管中气流的压力和流量发生变化，用函数记录仪绘制出实验曲线，借以达到直观的效果。
三、实验步骤1通过渐缩喷管试验台，绘制压力—位移曲线及流量—背压曲线。
（1）打开真空泵阀门，打开冷却水，转动手轮，使测压针位于喷管进口位置，开启真空泵。
（2）通过真空泵阀门调调节背压（该值由背压真空表读出），使其大于、等于及小于临界压力。
（3）转动手轮，在不同工况下将探针从喷管进口逐步移到喷管之外一段距离，依次记录数据。
2．在缩放喷管试验台上，重复上述步骤。
（1）调节背压，使其大于、等于及小于设计值。
（2）转动手轮，在不同工况下将探针从喷管进口逐步移到喷管之外一段距离，依次记录数据。
在这组数据中，可以看到气流在管内充分膨胀、膨胀不足以及膨胀过度的现象。
而且压力发生突变的位置随背压的提高向最小截面移动。
（3）重复1中（4）步骤，可得不同工况下缩放喷管的流量曲线。
四、实验数据渐缩喷管实验数据因条件限制，实验中未调节背压缩放喷管实验数据实验二：空气定压比热容测定实验一．实验目的1了解空气定压比热容装置的工作原理2.掌握由基本数据计算出定压比热容值和求得定压比热容计算公式的方法3熟悉本实验中测温、测压、测相对湿度、以及测流量的方法。
4分析本实验产生的原因及减少误差的可能途径。
二. 实验装置和原理本装置由风机、流量计、比热仪主体、调压器及功率表等四部分组成，如图2-1所示。
比热仪主体如图2-2所示：1—多层杜瓦瓶，2—电加热器，3—均流网，4—绝缘垫，5—旋流片，6—混流网，7—出口温度计。
工程热力学实习专题报告
摘要：本次工程热力学实习旨在通过实际操作和理论学习，加深对工程热力学基本原理和工程应用的理解。
通过实习，我们不仅巩固了课堂所学知识，还学会了如何将这些理论知识应用于实际工程问题中。
本文将详细阐述实习的目的、内容、过程及收获。
一、实习目的1. 理解和掌握工程热力学的基本原理和计算方法。
2. 学会运用工程热力学知识解决实际问题。
3. 提高实验操作技能和数据分析能力。
4. 培养团队协作精神和工程实践能力。
二、实习内容1. 理论课程复习：回顾工程热力学的基本概念、热力学第一定律、热力学第二定律、气体状态方程等理论知识。
2. 实验操作：进行热力学实验，包括气体绝热膨胀实验、热力学循环实验、热交换器实验等。
3. 数据分析：对实验数据进行处理和分析，运用数学模型进行计算和验证。
4. 课程设计：设计一个简单的热力学工程问题，如热泵系统、制冷剂循环等，并完成方案设计和计算。
三、实习过程1. 实验准备：了解实验原理，熟悉实验设备，制定实验方案。
2. 实验操作：在指导老师的指导下，按照实验步骤进行操作，记录实验数据。
3. 数据分析：对实验数据进行整理、计算和分析，得出实验结论。
4. 课程设计：查阅相关资料，进行方案设计，完成计算和验证。
四、实习收获1. 理论知识深化：通过实验和课程设计，加深了对工程热力学基本原理的理解。
2. 实验技能提升：掌握了实验操作技巧，提高了实验数据分析能力。
3. 工程实践能力：学会了如何将理论知识应用于实际工程问题，提高了解决实际问题的能力。
4. 团队协作精神：在实验和课程设计中，与团队成员密切配合，共同完成任务。
五、实习总结本次工程热力学实习是一次宝贵的学习和实践机会。
通过实习，我们不仅巩固了课堂所学知识，还提高了自己的实验技能和工程实践能力。
以下是实习中的几点体会：1. 理论与实践相结合是学习工程热力学的关键。
2. 实验是检验理论知识的有效手段。
3. 团队协作是完成复杂任务的重要保障。
4. 严谨的实验态度和科学的研究方法对工程实践至关重要。
《工程热力学》实验2-饱和蒸汽
《工程热力学》饱和蒸汽温度与压力的关系曲线测量实验实验指导书饱和蒸汽温度与压力的关系曲线测量实验实验指导书一、实验目的1、通过观察饱和蒸汽压力和温度变化的关系，加深对饱和状态的理解，从而树立液体温度达到对应于液面压力的饱和温度时，沸腾便会发生的基本概念。
2、通过对实验数据的整理，掌握饱和蒸汽压力与温度的关系（p-t关系）图表的编制方法。
3、学会温度计、压力表、调压器和大气压力计等仪表的使用方法。
4、学会用Microsoft Excel绘制并拟合各种与p-t关系有关的曲线，总结p-t关系经验公式。
5、直接观察小容积和金属表面很光滑条件下的泡态沸腾现象。
二、实验设备使用图1所示的“可视性饱和蒸汽压力和温度关系仪”。
1.电接点式压力表（-0.1～0～1.5MPa）2.排气阀门（注水口）3. 水银温度计（0～300℃）4. 缓冲器5. 测温管（铜管）6. 蒸汽发生器7. 蒸馏水8. 可视玻璃9. 保温棉10. 电流表11. 接触式电压调压器图1 可视性饱和蒸汽压力和温度关系仪三、实验方法与步骤1、实验装置及仪表的工作原理和使用方法（1）电接点式压力表的使用方法本关系仪采用的是电接点式压力表，表面中心设有调节旋纽（黑胶木），用两指旋动旋纽外缘可以拨动红色指针，此针用于限定蒸汽发生器内压力上限，一般在使用时先拨至压力计表面的1MPa刻度处。
用一字形螺丝刀旋转中心的旋钮拨动绿色指针，此指针用于设定某一压力值，当蒸汽发生器内压力（黑色指针指示）升至该设定的压力值时，两针相撞后进入保温状态，如此多次将绿色指针分别设置各点压力值，使加热后蒸汽发生器内压力（黑色指针）到达设定指针压力位置，再观察此时的压力读数所对应温度计读数值。
由于实验时温度和压力较高，当黑色指针或绿色指针与红色指针相撞时，仪器随即自动断开加热电源（处于保温状态），保证安全。
（2）温度计的使用方法实验所用温度计采用0～300 ℃的水银温度计，使用时，将温度计插入压力表前面的铜管中即可。
工程热力学实验数据处理结果
一、气体定压比热测定实验
空气在流量计出口处的干球温度00.200=T ℃ 、湿球温度30.19w =T ℃， 当地大气压00.101=B KPa ,得空气含湿量13.76g/kg 算得水蒸气的容积成分%16.2622
/1622
/=+=
d d r w ；
流量计出口处的表压40.1h =∆cm O H 2；
水蒸气分压61.2188w =P Pa ，干空气分压72.98948g =P Pa
干空气流量（质量流量）为：40
1035.4-⨯== T R V P G a g g
, (Kg/s)；
水蒸气流量为：601099.5-⨯== T R V P G w w w , (Kg/s)
数据记录
数据处理和曲线绘制 1、数据处理
二、二氧化碳临界状态观测及p-v-t关系测定
室温21 ℃,大气压0.1011 MPa , 25℃, 7.8MPa下CO2柱高度Δho = 0.048_m ,质面比常数K = 38.71 kg/m2
表2-1 CO
等温实验原始记录
2
图2-4
表2-2 临界比容V c[m3/Kg]
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工程热力学实验报告
实验学时 学号
指导教师 实验时间 实验报告部分 Nhomakorabea日期
总成绩
一、 实验名称
二、 实验目的
三、 实验仪器
四、 实验原理
预习实验
对全部高中资料试卷电气设备，在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验；通电检查所有设备高中资料电试力卷保相护互装作置用调与试相技互术关，系电通，力1根保过据护管生高线产中0不工资仅艺料可高试以中卷解资配决料置吊试技顶卷术层要是配求指置，机不对组规电在范气进高设行中备继资进电料行保试空护卷载高问与中题带资2负料2，荷试而下卷且高总可中体保资配障料置2试时32卷，3各调需类控要管试在路验最习；大题对限到设度位备内。进来在行确管调保路整机敷使组设其高过在中程正资1常料中工试，况卷要下安加与全强过，看度并25工且52作尽22下可护都能1关可地于以缩管正小路常故高工障中作高资；中料对资试于料卷继试连电卷接保破管护坏口进范处行围理整，高核或中对者资定对料值某试，些卷审异弯核常扁与高度校中固对资定图料盒纸试位，卷置编工.写况保复进护杂行层设自防备动腐与处跨装理接置，地高尤线中其弯资要曲料避半试免径卷错标调误高试高等方中，案资要，料求编试技5写、卷术重电保交要气护底设设装。备备置管4高调、动线中试电作敷资高气，设料中课并技3试资件且、术卷料中拒管试试调绝路包验卷试动敷含方技作设线案术，技槽以来术、及避管系免架统不等启必多动要项方高方案中式；资，对料为整试解套卷决启突高动然中过停语程机文中。电高因气中此课资，件料电中试力管卷高壁电中薄气资、设料接备试口进卷不行保严调护等试装问工置题作调，并试合且技理进术利行，用过要管关求线运电敷行力设高保技中护术资装。料置线试做缆卷到敷技准设术确原指灵则导活：。。在对对分于于线调差盒试动处过保，程护当中装不高置同中高电资中压料资回试料路卷试交技卷叉术调时问试，题技应，术采作是用为指金调发属试电隔人机板员一进，变行需压隔要器开在组处事在理前发；掌生同握内一图部线纸故槽资障内料时，、，强设需电备要回制进路造行须厂外同家部时出电切具源断高高习中中题资资电料料源试试，卷卷线试切缆验除敷报从设告而完与采毕相用，关高要技中进术资行资料检料试查，卷和并主检且要测了保处解护理现装。场置设。备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况，然后根据规范与规程规定，制定设备调试高中资料试卷方案。
工程热力学认识实习报告
一、实习目的：1、实习目的及意义转眼间大二后半学期已过一半，迎来了我们期待已久的认识实习——工程热力学认识实习。
我怀着无比激动的心情做实习准备，了解了这次实习的主要内容分——参观我们专业未来就业方向的工作设备和我们的工作对象。
我们参观了燃气管道、管件，CNG（天然气加气站），中央空调系统。
总体说来实习的目的主要在于我们通过教师的当堂授课以及工程技术人员和工人师傅门的现场现身说法全面而详细的了解相关设备的组成、功能、材料、安装、调试过程。
本次实习我们要对自己专业所涉及到设备及其功能、制作材料材料有所了解。
我们的专业是工科专业，未来的就业方向是燃气方向和暖通方向。
这两者都有较强的现场操作性。
久处在校园中的我们只有书本和相关的实验设备，我们只能弄清楚这些设备的工作原理，但其实际运用中的模型我们并不知晓，并且难以想象。
再加上现在科技发展日新月异，技术更替更加迅速，将最新科技运用到实践中的能力越来越强，新材料的研发更是令人眼花缭乱。
一旦我们不能与时俱进，了解工作环境和工作对象的新旧更替，就极有可能在毕业之时，也就成为被淘汰的一代。
还要接着花费几年时间了解行业的发展及动态。
这将是时间和精力的重大浪费，同时也是社会资源的严重浪费。
因此这次实习是非常必要的。
实习的过程中，我学会从技术人员和工人们那里获得直接的和间接地实地工作经验，积累相关的专业知识。
通过认识实习，了解本专业方面的实地工作时所需要的专业基础知识，为专业课学习打下坚实的基础，同时也能够为毕业后走向工作岗位积累有用的经验。
实习还能让我们早些了解自己专业方面的知识和专业以外的知识，让我们也早些认识到我们将面临的工作问题，让我明白了以后读大学是要很认真的读，要有好的专业知识，才能为好的实际动手能力打下坚实的基础，更让我明白了以后要有一技之长，才能迎接以后的挑战，也让你知道了大学是为我们顺应科学发展的垫脚石和自身发展的机会。
2、实习单位的发展情况在实习过程中我们参观了平顶山鸿翔热电有限责任公司、CNG（加气站）、平煤四矿新建办公大楼的中央空调系统。
工程热力学实验
华东理工大学East China University of Science And Technology 教学与科研互动的专业课程实验教学探索及应用工程热力学实验王学生教授华东理工大学过程装备实验教学中心华东理工大学过程装备实验教学中心实验装置简介本实验的科研项目背景本实验是在完成教育部重点科技项目“太阳能加热输送原油系统关键技术研究（NO.105072）”基础上，利用所完成的科研项目中的过程原理知识及实验装置，结合目前我院过程装备与控制工程专业专业课实验教学的需求情况而实施完成的。
太阳能加热输送原油系统实验装置太阳能集热器阵列（集热面积12m2）位于实验17楼楼顶上面太阳能加热输送原油室内装置位于实验17楼637#本实验项目科研成果专利论文论文论文科学研究与教学互动尝试科研项目实验装置对本科教学尝试开放。
¾2006年7月暑假短学期为首次全校本科生自由开放。
积累了不少经验。
¾2006年11月为过程04级本科生开放，完成过程装备与控制工程本科专业基础课程《工程热力学》教学实验。
完全满足教学实验要求。
能量转换与传递综合实验装置设计效果图科学研究与教学互动规模化建设——迎接教学评估科学研究与教学互动规模化建设——迎接教学评估（室内装置）（室外装置）能量转换与传递综合实验装置实物照片（新装置），设在实验10楼101#科学研究与教学互动规模化建设——迎接教学评估综合实验功能特色：¾可测试太阳能转换为热能的瞬时和平均效率；¾可测试换热设备的火用效率；¾可测试换热器的传热系数测试。
¾可为过程装备与控制工程专业的专业课《工程热力学》、《化工设备设计》开设专业实验，¾同时也可以为我校其他专业的学生短学期的实践活动自由开放。
¾一次实验可接待学生15~20人。
科学研究与实验教学互动应用情况本实验平台向全校为本科实验与实践教学开放，目前利用该平台可以完成多个教学实验，已成功用于课程教学实验。
热工实验I——工程热力学
5
• 制冷（热泵）循环演示装置原理图
实验台系统图
电压表
电流表
压力表
换向阀
循环水通路
转子流量计
换热器 制冷剂
温度显示仪
压缩机
• 实验步骤
调节换向阀（换向阀为成对出现 1、4为一组2、3为一组）
打开水泵
调节转子 流量计
记录实验数据
观察工质的蒸发、 冷凝过程及现象
开启压缩机
在两种循环状态下（制冷、热泵），多次改变转子 流量计的流量，记录数据，完成整个实验过程。
调节加热调节旋钮 改变加热功率
重复调节加热旋钮控制加热功率以后的步骤，直至记录4组数 据（每组加热等待稳定时间20-25分钟），完成本实验的全部 实验过程。
特别注意1：第一个稳定点老师已经调节好， 可直接记录数据
特别注意2：每次增加2w~3w加热功率即可
U型管压力计
湿式气体 流量计
实验台整体
比热仪本体
分钟
进行等温线实验所需时间 分钟
分钟
下面我们来看一下虚拟实验
• 实验注意事项：
• 缓慢加压
• 注意观察CO2空间剩余，确保实验台安全
• 注意每个温度下的实验压力选取点的分 割，尽量在较小的压力分布空间内完成 实验（最高压力不得超过8MPa）
实验二 可视性饱和蒸汽压力和温度关系实验
实验内容： 饱和蒸汽压力P与温度T单值性关系
2
• 实验原理：处于汽化阶段，气液两相平和共存
的状态，定温定压
• 实验步骤：
开机
调节加热电流 与电压
加热一段 时间
接近预计第一个 稳定点压力
记录数据
达到第一个 稳定点
保温一段 时间
调节电流电压至保 温电流电压
工程热力学实验预习报告
工程热力学实验预习报告姓名班级学号一实验名称工程热力学演示实验二实验目的了解热力学的相关装置，以及热力循环的过程和工质（主要是水蒸气）加热过程中的状态性质。
三实验原理1·实验准备知识温度温度是表示物体冷热程度的物理量，微观上来讲是物体分子热运动的剧烈程度。
温度只能通过物体随温度变化的某些特性来间接测量，而用来量度物体温度数值的标尺叫温标。
它规定了温度的读数起点(零点)和测量温度的基本单位。
国际单位为热力学温标(K)。
目前国际上用得较多的其他温标有华氏温标(°F)、摄氏温标(°C)和国际实用温标。
从分子运动论观点看，温度是物体分子运动平均动能的标志。
温度是大量分子热运动的集体表现，含有统计意义。
压力在国际单位制中，压强的单位为帕斯卡（简称帕），1帕=1牛顿/米2。
标准条件【温度T=288.15开（K），空气密度ρ=1.225千克/立方米】下海平面高度大气压力为101325帕，称为标准大气压。
工业上采用1千克力/厘米2为1个工程大气压，其值为98066.5帕。
气象学中定义106达因/厘米2为1巴，1巴=105帕，接近1个标准大气压。
流体的压力与温度、密度等参数有关。
理想气体压力p=ρRT，式中R为气体常数，与气体种类有关，空气的R=287.0焦/(千克·开/摄氏度)【J/（kg·K/℃）】。
2·热力转换装置的实验原理及简要过程卡诺循环卡诺循环包括四个步骤: 等温吸热，绝热膨胀，等温放热，绝热压缩。
即理想气体从状态1(P1，V1，T1)等温吸热到状态2(P2，V2，T2)，再从状态2绝热膨胀到状态3(P3，V3，T3)，此后，从状态3等温放热到状态4(P4，V4，T4)，最后从状态4绝热压缩回到状态1。
这种由两个等温过程和两个绝热过程所构成的循环称为卡诺循环。
简单蒸汽动力装置循环-----朗肯循环最简单的蒸汽动力循环由水泵、锅炉、汽轮机和冷凝器四个主要装置组成。
工程热力学实验报告
相同的方法和步骤进行。
13
第十三页，共二十一页。
实验一 气体(qìtǐ)定压比热容测定实验
一．实验目的 1.了解气体比热测定(cèdìng)装置的基本原理和构 思。 2.熟悉本实验中测温、测压、测热、测流量的 方法。 3.掌握由基本数据计算出比热值和比热公式的 方法。 4.分析本实验产生误差的原因及减小误差的可 能途径。
(毛细管)内径（截面积）不易测准。本实验用间接方法确定CO2 的比容。假定承压玻璃管(毛细管)内径均匀一致，CO2比容和高 度成正比。具体方法如下： • （1）由文献，纯CO2 液体在25℃，7.8MPa 时，比容V = 0.00124 m3/kg；
7
第七页，共二十一页。
• （2）实验测定本装置在25℃，7.8MPa（注意：绝对压力=表压+
c pm
t2 t1
c
t2 t1
a
bt
dt
a
b
t1
t
为pm 纵tt12 坐t 2标,则t1可根据不同温2度
2
范围的平均比热确定截距a和斜率b,从而得出比热随温度变化
的计算式。
15
第十五页，共二十一页。
大气是含有(hán yǒu)水蒸气的湿空气。当湿空气气流由温 度t1加热到t2时，其中水蒸气的吸热量可用式下式计算：
1
第一页，共二十一页。
实验一 二氧化碳(èr yǎng huà tàn)临界现象观测及pυ-t
关系实验
• 一．实验目的 • 1．了解CO2临界状态的观测方法，增加对临
界状态概念的感性认识。 • 2．加深对课堂所讲的工质的热力(rèlì)状态、
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• （5）如活塞杆已摇进到头，压力表上还无压力读数显示， 毛细管下部未出现水银，则重复（1）--（4）步骤。
• （6）再次检查油杯的进油阀是否关闭，压力表及其进入 本体油路的二个阀门是否开启。温度是否达到所要求的实 验温度。如条件均已调定，则可进行实验测定。
• 4．测定承压玻璃管(毛细管)内CO2 的质面比常数K值 由于承压玻璃管(毛细管)内的CO2质量不便测量，承
4
三．实验装置
整个实验装备由压力台，恒温器和试验本 体及其防护罩三大部分组。
5
三．实验步骤
1．按图装好试验设备。 2．接通恒温浴电源，调节恒温水到所要求的实验温度（以恒 温水套内精密温度计为准）。 3．加压前的准备——抽油充油操作 （1）关闭压力表下部阀门和进入本体油路的阀门，开启压力 台上油杯的进油阀。 （2）摇退压力台上的活塞螺杆，直至螺杆全部退出。此时压 力台上油筒中抽满了油。 （3）先关闭油杯的进油阀，然后开启压力表下部阀门和进入 本体油路的阀门。 （ 4）摇进活塞杆，使本体充油。直至压力表上有压力读数显 示，毛细管下部出现水银为止。
W≈12Δt/τ。式中W为电功率（瓦）；Δt为进出口
温度差（℃）；τ为每流过10升空气所需时间 （秒）]。
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• 4．待出口温度稳定后（出口温度在10分钟之内无变化或有微 小起伏，即可视为稳定），读出下列数据：每10升气体通过流
量计所需时间（τ，秒）；比热仪进口温度（t1, ℃）和出口 温度（t2, ℃）；当时大气压力（B，毫米汞柱）和流量计出 口处的表压（Δh，毫米水柱）；电热器的电压（V，伏）和电 流（I，毫安）。
• 4．实验测定时，必须确信气流和测定仪的温度状况 稳定后才能读数。
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对纯流体处于平衡态时，其状态参数P、V 和T 存 在以下关系：
F(P,V,T)= 0 或 V =f(P,T)
3
由相律，纯流体，在单相区，自由度 为2，当温度一定时，体积随压力而变化； 在二相区，自由度为1，温度一定时，压力 一定，仅体积发生变化。本实验就是利用 定温的方法测定CO2的P和V之间的关系，获 得CO2的P-V-T 数据
cpm
t2 t1
Qp (m mw ) t2
t1
Qp 'Qw
(m mw ) t2 t1
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三.实验设备
1．整个实验装置由风机，流量计，比 热仪本体，电功率调节及测量系统共 四部分组成，如图一所示。
2．比热仪本体如图二所示。由内壁镀 银的多层杜瓦瓶2、进口温度计1和出 口温度计8（铂电阻温度计或精度较高 的水银温度计）电加热器3和均流网4， 绝缘垫5，旋流片6和混流网7组成。气 体自进口管引入，进口温度计1测量其 初始温度，离开电加热器的气体经均 流网4均流均温，出口温度计8测量加 热终了温度，后被引出。该比热仪可 测300℃以下气体的定压比热。
有线性关系： c p a bt
则温度由t1至t2的过程中所需要的热量可表示为：
q t2 a btdt t1
平均定压比热容则可表示为：
c pm
若以（t1+t2）/2为横坐标，
t2 t1
c
pm
t2 t1
t2 t1
a bt dt a b t1 t
t2 t1
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实验一 气体定压比热容测定实验
一．实验目的 1.了解气体比热测定装置的基本原理和构思。 2.熟悉本实验中测温、测压、测热、测流量 的方法。 3.掌握由基本数据计算出比热值和比热公式 的方法。 4.分析本实验产生误差的原因及减小误差的 可能途径。
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二．实验原理
在0-300℃之间，空气真实定压比热与温度之间进似地
1
实验一 二氧化碳临界现象观测及p-υ-t 关系实验
• 一．实验目的 • 1．了解CO2临界状态的观测方法，增加对
临界状态概念的感性认识。 • 2．加深对课堂所讲的工质的热力状态、凝
结、汽化、饱和状态等基本概念的理解。 • 3．掌握CO2的p-v-t关系的测定方法学会用
实际气体状态变化规律方法和技巧。 • 4．学会活塞式压力计、恒温器等部分热工
仪器的正确方法。
2
二．实验原理
纯物质的临界点表示汽液二相平衡共存的最高温度 （TC）和最高压力点（PC）。纯物所处的温度高于TC， 则不存在液相；压力高于PC，则不存在汽相；同时高于 TC 和PC，则为超临界区。本实验测量T<TC，T = TC 和 T>TC 三种温度条件下等温线。其中T＞TC 等温线，为 一光滑曲线；T = TC 等温线，在临界压力附近有一水 平拐点，并出现汽液不分现象；T<TC等温线，分为三段， 中间一水平段为汽液共存区。
• （2）观察临界现象
• a. 临界乳光现象
• 保持临界温度不变,摇进活塞杆使压力升至Pc 附近处, 然后突然摇退活塞杆(注意勿使试验台本体晃动)降压, 在此瞬间玻璃管内将出现圆锥型的乳白色的闪光现象, 这就是临界乳光现象。这是由于CO2 分子受重力场作用 沿高度分布不均和光的散射所造成的。可以反复几次观 察这个现象。
• （1）将恒温水套温度调至T= 25℃，并保持恒定。
• （2）逐渐增加压力，压力为4.0MPa 左右（毛细管下部 出现水银面）开始读取相应水银柱上端液面刻度，记录 第一个数据点。读取数据前，一定要有足够的平衡时间， 保证温度、压力和水银柱高度恒定。
• （3）提高压力约0.3MPa，达到平衡时，读取相应水银柱 上端液面刻度，记录第二个数据点。注意加压时，应足 够缓慢的摇进活塞杆，以保证定温条件，水银柱高度应 稳定在一定数值，不发生波动时，再读数。
为Δh = h'−h0 。
式中，ho—承压玻璃管(毛细管)内径顶端的刻度（酌 情扣除尖部长度），h’—25℃，7.8MPa下水银柱上端液 面刻度。（注意玻璃水套上刻度的标记方法） （3）由25℃，7.8MPa下CO2比容：
又如Δh 为测量温度压力下CO2 柱高度，则此温度压 力下CO2 比容，
8
• 5．测定低于临界温度下的等温线（T= 25℃）
2
为纵坐标,则可根据
2
不同温度范围的平均比热确定截距a和斜率b,从而得出
比热随温度变化的计算式。
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大气是含有水蒸气的湿空气。当湿空气气流由温
度t1加热到t2时，其中水蒸气的吸热量可用式下式
计算： Qw
mw
t21.844 0.0001172tdt
t1
则干空气的平均定压比热容由下式确定：
不能区别此时CO2 是汽态还是液态。
•
先调节压力处于7.4MPa临界压力）附近，突然降压
（由于压力很快下降，毛细管内的CO2 未能与外界进行 充分的热交换，其温度下降），CO2 状态点不是沿等温 线，而是沿绝热线降到二相区，管内CO2 出现了明显的 液面。这就是说，如果这时管内CO2 是气体的话，那么， 这种气体离液相区很近，是接近液态的气体；当膨胀之
后，突然压缩CO2 时，这液面又立即消失了。
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这就告诉我们，这时CO2 液体离汽 相区也很近，是接近气态的液体。这时 CO2 既接近气态，又接近液态，所以只 能是处于临界点附近。临界状态流体是 一种汽液不分的流体。这就是临界点附 近汽液二相模糊不清现象。 • 7． 测定高于临界温度的等温线（T = 35℃） • 将恒温水套温度调至T=35℃，按上 述5相同的方法和步骤进行。
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• b. 整体相变现象
•
临界点附近时，汽化热接近于零，饱和蒸汽线与饱
和液体线接近合于一点。此时汽液的相互转变不象临界 温度以下时那样逐渐积累，需要一定的时间，表现为一 个渐变过程；而是当压力稍有变化时，汽液是以突变的 形式相互转化。
• c. 汽液二相模糊不清现象
•
处于临界点附近的CO2 具有共同的参数（P，V，T），
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五．注意事项
• 1．切勿在无空气流通过的情况下使用电加热器工作， 以免引起局部过热而损坏比热仪。
• 2．电加热器输入电压不得超过220V，气体出口温度 不得超过300℃。
• 3．加热和冷却缓慢进行，以防止温度计和比热仪本 体因温度骤升骤降而破损；加热时要先启动风机，再 缓慢提高加热器功率，停止试验时应先切断电加热器 电源，让风机继续运行10至20分钟。
压玻璃管(毛细管)内径（截面积）不易测准。本实验用间 接方法确定CO2 的比容。假定承压玻璃管(毛细管)内径均 匀一致，CO2比容和高度成正比。具体方法如下： • （1）由文献，纯CO2 液体在25℃，7.8MPa 时，比容V = 0.00124 m3/kg；
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• （2）实验测定本装置在25℃，7.8MPa（注意：绝对压 力=表压+大气压，表压大约为7.7 MPa）时，CO2柱高度
• （4）按压力间隔0.3MPa 左右，逐次提高压力，测量第 三、第四……数据点，当出现第一小滴CO2 液体时，则 适当降低压力，平衡一段时间，使CO2 温度和压力恒定， 以准确读出恰出现第一小液滴CO2 时的压力。
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• （5）注意此阶段，压力改变后CO2 状态的变化，特 别是测准出现第一小滴CO2 液体时的压力和相应水银 柱高度及最后一个CO2 小汽泡刚消失时的压力和相应 水银柱高度。此二点压力改变应很小，要交替进行升 压和降压操作，压力应按出现第一小滴CO2 液体和最 后一个CO2 小汽泡刚消失的具体条件进行调整。
• （6）当CO2 全部液化后，继续按压力间隔0.3MPa 左 右升压，直到压力达到8.0MPa 为止（承压玻璃管最 大压力应小于8.0MPa）。
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• 6．测定临界等温线和临界参数，观察临界现象
• （1）将恒温水套温度调至T= 31.1℃，按上述5 的方法 和步骤测出临界等温线，注意在曲线的拐点 （P=7.376MPa）附近，应缓慢调整压力（调压间隔可为 0.05MPa），以较准确的确定临界压力和临界比容，较 准确的描绘出临界等温线上的拐点。