饱和蒸气压实验指导

有色冶金原理实验报告

实验名称：饱和蒸汽压力和温度关系

学号：

班级：有色冶金

姓名：

实验日期： 2014-11-25

饱和蒸汽压力和温度关系实验

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.通过对实验数据的理解，掌握饱和蒸汽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.观察小容积的液态沸腾现象。

二、实验原理与装置

本实验装置通过利用电加热器给密闭容器中的蒸馏水加热，使密闭容器水面以上空间产生具有一定压力的饱和蒸汽。利用调压器改变电加热器的电压，使其加热量发生变化，从而产生不同压力下的饱和蒸汽。

图1 实验装置示意图

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。

2．实验步骤

（1）将温度计插入铜管内；

（2）将电接点压力表上红色指针拨至0.8MPa；

（3）将电压调压器指针调至零位，然后接通电源；

（4）将电接点式压力表上绿色指针设定在某一压力值（例如开始时为

0.1MPa）；

（5）将电压调压器输出电压旋至（200～220）V，电加热器开始加热蒸馏水，蒸汽发生器内压力（黑色指针）开始缓慢上升；

（6）待蒸汽压力升至设定值时，即黑色指针与绿色指针相撞时，将电压调压器降至（20～50）V，使加热器处于保温或微加热状态，这时蒸汽发生

器内压力（黑色指针）应基本保持不变；

（7）待蒸汽发生器内壁面出现微小气泡时，即进入饱和水状态（温度与饱和蒸汽状态相等），迅速记录此饱和蒸汽的压力（p’）和温度（t）。

（8）重复上述步骤（4）～（7）实验，在（0～0.8）MPa（表压）范围内实验不少于5次，且实验点应尽量分布均匀。

3．结束工作

将调压器指针旋回能零位，并断开电源，整理好实验仪器。

4．记录室温（℃）和大气压力（MPa）

实际大气压：0.0773Mpa

四、数据记录和处理

1.记录与计算

实验中用于计算标准实验值的经验公式为：

t=178.74p(1) 其中，t---- 饱和温度（℃），p ---- 饱和压力（MPa）（绝对压力值）。

2.绘制P-t关系曲线

用Microsoft Excel 2000（或XP、2003）绘制p-t关系曲线，以p为横坐标（单位MPa），t为纵坐标（单位℃），如图2所示。

图2 饱和水蒸气p-t 关系实验曲线

3.整理成经验公式：

将各组p,t分别取对数，用Microsoft Excel 2000（或XP、2003）绘制饱和水蒸气温度和压力的双对数曲线，以lnp/4为横坐标x轴，lnt为纵坐标y轴, 如图3所示。

图3 饱和水蒸气实验双对数坐标图

作图同时用Microsoft Excel 2000（或XP、2003）的曲线拟合功能（选直线拟合，并选公式显示），将饱和水蒸气双对数坐标图拟合成直线，图中会自动显示拟合的直线方程。

将x=lnp/4,y=lnt代入y=kx+a可得形式为

t=e a p k/4 (2)的经验公式。该经验公式与标准经验公式

t=c 4p(3)对比，若k值越接近1.0，e a越接近c，则实验误差越小。但实际实验结果

与标准经验公式计算结果会差别较大，试分析误差产生的原因。

4．误差分析

通过比较发现，实验值与标准实验值存在一定的误差，引起误差的原因可能有以下几个方面：

（1）读数误差；

（2）测量仪表精度引起的误差；

（3）利用测量管测温所导致的误差；

（4）实验装置本身的误差等。

5．注意事项

（1）实验装置通电后必须有专人看管。

（2）实验装置使用压力最大为0.8MPa（表压），切不可超压操作。一旦超压，立即关闭实验装置的电源开关。

（3）操作过程中，不可接触连接电接点压力表的缓冲器（金属管），避免被烫伤。（4）高压时不允许用排气阀门排气，防止烫伤。

（5）整个实验需90min左右。

几点建议：

1.教师或实验室人员可经过多次试验，找出与设定工况相应的电压值，以便缩短测试时间，提高测试精度。

2.为缩短实验课程时，指导教师可提前开启设备，使设备预加热。（注意：为安全起见，应利用限压装置）

3.测试时，建议以从低到高的顺序进行测试。

4.实验时，不必硬性规定各测点的数值，可以根据试验情况，在适当的稳定工况下，测读出数据来。