饱和蒸汽实验指导书.doc

《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 编制：朱天宇 肖 洪 河海大学机电工程学院 2004年6月 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” 。 电接点式压力表（-0.1～0～1.5MPa）℃） 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 将温度计插入铜管内； 将电接点压力表上红色指针拨至1MPa； 将电压调压器指针调至零位，然后接通电源； 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）； 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； 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； 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）。 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。 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） 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 次数 参数 1 2 3 4 5 6 压力表读数p’（MPa） 大气压力pb（MPa） 绝对压力p=p’+pb（MPa） 取对数lnp/4 温度计读数t（℃） 取对数lnt 标准实验值t’（℃） 误差(t’-t)/t’×100% 备注 室温（℃） 实验中用于计算标准实验值的经验公式为： t’=178.7 (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、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。