实验名称:饱和蒸汽温度与压力的关系曲线测量实验。
班级:xx姓名:xx
学号:xx指导教师: xx
成绩:日期:
饱和蒸汽温度与压力的关系曲线测量实验。
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、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。
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1mpa;
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(220~230)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(0~1.0)mpa(表压)范围内实验不少于6次,且实验点应尽量分布均匀。
(9)将调压器指针旋回能零位,并断开电源,整理好实验仪器。
四、数据记录与整理:
1、记录与计算。
使用表1纪录实验原始数据。
表1 实验测量参数原始记录表。
实验中用于计算标准实验值的经验公式为:
t’=178.71)
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、作双对数坐标图,并作线性拟合。
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=ea pk/42)
的经验公式。该经验公式与标准经验公式。
t=c3)对比,若k值越接近1.0,ea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。
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