实验五 二氧化碳临界状态观测及p-v-t关系.com

二氧化碳临界状态观测及PVT关系测定实验

一、实验目的

1、观察CO2临界状态现象，增加对临界状态概念的感性认识。

2、加深对纯物质热力学状态：汽化、冷凝、饱和态和超临界流体等基本概念的理解；测定CO2的PVT数据，在P-V图上绘出CO2等温线。

3、学会活塞式压力计，恒温器等热工仪器的正确使用方法。

二、实验原理

纯物质的临界点表示汽液两相平衡共存的最高温度（Tc）和最高压力（Pc）点。纯物质所处的温度高于Tc，无论压力大小，都不存在液相；压

力高于Pc，无论温度高低，都不存在汽相；同时高于Tc和Pc，则为临界区。

本实验测量T>Tc，T=Tc，T

T>Tc等温线为一条光滑曲线；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

对纯流体处于平衡状态时，其状态参数P、V、T存在一下关系：

F（P,V,T）=0或V=f（P,T）

由相律，纯物质在单相区内的自由度为2，当温度一定是，体积随压力而变；在两相区，自由度为1，温度一定，压力一定，饱和液体和饱和蒸汽体积一定。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。

三、实验装置、流程和试剂

整个实验装置由压力台、恒温器和实验台本体及其防护罩等三大部分组成（如图1所示）。

图1. 试验台系统图

图2. 试验台本体

实验中，由压力台油缸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由高纯度的CO2气体的承压玻璃管（毛细管），CO2被压缩，其压力和容积通过压力台上的活塞杆的进、退来调节。温度由恒温器供

给的水套里的水温调节，水套的恒温水由恒温浴供给。

CO2的压力由装在压力台上的精密压力表读出（注意：绝压=表压+大气压），温度由插在恒温水套中的温度计读出，比容由CO2柱的高度除以质面比常数计算得到。

试剂：高纯度二氧化碳。

四、实验步骤

1、按图1装好实验设备。

2、恒温器准备及温度调节：

（1）、把水注入恒温器内，至离盖30～50mm。检查并接通电路，启动水泵，使水循环对流。

（2）、把温度调节仪波段开关拨向调节，调节温度旋扭设置所要调定的温度，再将温度调节仪波段开关拨向显示。

（3）、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要恒温。

（4）、观察温度，其读数的温度点温度设定的温度一致时（或基本一致），则可（近似）认为承压玻璃管内的CO2的温度处于设定的温度。

（5）、当所需要改变实验温度时，重复（2）～（4）即可。

3、加压前的准备：

因为压力台的油缸容量比容器容量小，需要多次从油杯里抽油，再向主容器管充油，才能在压力表显示压力读数。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。所以，务必认真掌握，其步骤如下：

（1）关压力表及其进入本体油路的两个阀门，开启压力台油杯上的进油阀。

（2）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。

（3）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。

（4）摇进活塞螺杆，使本体充油。如此交复，直至压力表上有压力读数为止。

（5）再次检查油杯阀门是否关好，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、测定承压玻璃管（毛细管）内CO 2的质面比常数K 值

由于承压玻璃管（毛细管）内CO 2质量不便测量，承压玻璃管（毛细管）内径或截面积（A ）又不易测准。本实验采用间接办法来确定CO 2的比容。假定承压玻璃管（毛细管）内径均匀一致，CO 2的比容ν与其高度成正比。具体方法如下：

（1）由文献，纯CO 2液体在25℃，7.8MPa 时的比容ν=0.00124m 3/㎏。 （2）实际测定本装置在25℃，7.8MPa （表压大约为7.7 MPa ）时，CO 2柱高度Δh 0= h 0- h ’（m ）。式中，h 0—承压玻璃管（毛细管）内径顶端的刻度，h ’ —25℃，7.8MPa 下水银柱上端液面刻度。

（3）如m ：CO 2质量（kg ），A ：承压玻璃管（毛细管）截面积（m 2），h ：测量温度下水银柱上端液面刻度（m ），K ：玻璃管内CO 2的质面比常数（kg/m 2），则25℃，7.8MPa 下的比容：

ν=

./30h A

000124m kg m

?= 质面比常数 00.00124

h m

K A ?=

=

所以，任意温度、压力下CO 2的比容为：

K h

A m h ?=

?=

/ν （m 3/kg ）

式中，Δh= h 0-h

h ——任意温度、压力下水银柱高度。

5、测定低于临界温度t=25℃时的等温线。

（1）将恒温器调定在t=25℃，并保持恒温。

（2）逐渐增加压力，压力在4.40Mpa 左右（毛细管下部出现水银液面）开始读取相应水银柱上液面刻度，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，读取相应水银柱上液面刻度，记录第二个数据点。注意加压时，应足够缓慢地摇进活塞杆，以保证定温条

件，水银柱高度应稳定在一定数值上，不发生波动时再读数。

（4）提高压力约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，以准确读出恰好出现第一小液滴时的压力。

（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液滴时的压力和相应水银柱高度以及最后一个CO2小气泡刚消失时的压力

和相应的水银柱高度。此两点压力应接近相等，要交替进行升压和降压操作，压力按出现第一小液滴和最后一个气泡消失的具体条件进行调节。

（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。

6、测定临界等温线和临界参数，并观察临界现象。

（1）将恒温水浴调至31.1℃，按上述方法和步骤测出临界等温线，注意在曲线的拐点（7.376MPa）附近，应缓慢调节压力（调节间隔可在

0.05MPa），较准确地确定临界压力和临界比容，较准确地描绘出临界等温线上的拐点。

（2）观察临界现象。

1）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形的乳白色的闪光现象，这就是临界乳光现象。这是由于CO2分子重力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。

2）整体相变现象

由于在临界点时，汽化潜热等于零，饱和蒸汽线和饱和液相线接近合于一点。这时汽液的相互转变不是像临界温度以下时那样逐渐积累，需要一定的时间，表现为渐变过程；而这时当压力稍有变化时，汽液是以突变的形式相互转化。

3）汽液两相模糊不清的现象

处于临界点的CO2具有共同参数（p,v,t），因而不能区别此时CO2是气态还是液态。如果说它是气体，那么，这个气体是接近液态的气体；如果说它是液体，那么，这个液体又是接近气态的液体。处于临界温度附近，如果

按等温线过程，使CO2压缩或膨胀，则管内是什么也看不到的。现在，按绝热过程来进行。先调节压力等于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出现明显的液面。这就是说，如果这时管内的CO2是气体的话，那么，这种气体离液相区很接近，是接近液态的气体；当膨胀之后，突然压缩CO2时，这个液面又立即消失了。这就告诉我们，这时CO2液体离汽相区也很接近，是接近气态的液体。此时CO2既接近气态，又接近液态，所以只能是处于临界点附近。临界状态的流体是一种汽液分不清的流体。这就是临界点附近汽液模糊不清的现象。

7、测定高于临界温度（t=40℃）时的定温线。

将恒温水浴调至40℃，按上述方法和步骤测出临界等温线

五、实验记录

实验数据记录于表1。

的P-V实验数据记录

表1.不同温度下CO

2

温度，大气压，毛细管内部顶点的刻度h0= mm，25℃，7.8MPa下CO2柱高度Δh0= mm，质面比常数K= kg/m2

六、实验数据处理

1.按25℃,7.8MPa时C02液柱高度，计算承压玻璃管内C02的质面比常数K 值。

2.按表1数据计算不同压力下的C02体积，计算结果列表2。

3.按表2三种温度下C02PVT数据在PV坐标上画出三条PV等温线。

4.估算25℃下C02的饱和蒸汽压，并与Antoine方程计算结果比较。

5.按表3计算的C02的临界比容V C（m3/kg），并与由临界温度下的PV等温

线实验值比较，结果也列于表3。

的P-V实验数据处理结果

表2.不同温度下CO

2

温度，大气压，毛细管内部顶点的刻度h0= mm，25℃，7.8MPa下CO2柱高度Δh0= mm，质面比常数K= kg/m2

临界比容V c/m3/Kg

表3 CO

2

文献值实验值V c=RT c/P c V c=3/8 RT/P c

0.00214

七、实验结果和讨论

1.实验结果

绘出实验数据处理结果，并进行说明。

2.讨论

（1）试分析实验误差和引起误差的原因；

（2）指出实验操作应注意的问题。

3.思考题

（1）质面比常数K值对实验结果有何影响？为什么？

（2）为什么的测量25℃下的等温线时，出现第一小液滴的压力和最后一个小气泡将消失时的压力应相等（试用相律分析）？

八、注意事项

1.实验压力不能超过8.0MPa，实验温度不能超过45℃。

2.应缓慢摇进活塞螺杆，否则来不及平衡，难以保证恒温恒压条件。

3.一般按压力间隔0.3 MPa左右升压。但在将要出现液相，存在气液两相和气象将完全消失以及接近临界点的情况下，升压间隔要很小，升压速度要缓慢。严格讲，温度一定是，在气液两相同时存在的情况下，压力应保持不变。

4.准确测定25℃，7.8MPa下CO2液柱高度Δh0。准确测出25℃下出现第一小液滴的压力和体积（高度）和最后一个小气泡将消失时的压力和体积（高度）。

5.压力表读得的读数是表压，数据处理时应按绝对压力。

附录

1. CO 2的Antoine 方程： ()l g /0P A B T C =-+

式中，PS ——kPa ，T ——K ，A=7.7631，B=1566.08，C=97.87(273-304K) 2. CO 2的PV 图

图3. CO 2的PV 等温线

CO2跨临界循环在热泵热水器中的应用研究

CO2跨临界循环在热泵热水器中的应用 （郑州轻工业学院机电工程学院） 摘要全球正面临着严重的温室效应和臭氧层破坏问题，各国都致力于研究出氟利昂的替代制冷剂。CO2是一种天然工质，它优于其它常用制冷剂的性能表现正好符合现在的环境要求，是热泵热水器系统最具潜力的替代工质之一。分析目前市场上出现的各种热水供应设备，将CO2和其他制冷剂做性能比较，给出了CO2跨临界循环的典型流程和特点；对CO2跨临界特性、设备的开发以及循环的可靠性和安全性进行综合分析。说明CO2跨临界循环在热泵热水器中应用的优越性，以及该技术在国内的应用前景和方向。 关键词二氧化碳跨临界循环热泵热水器 A Study on The Application of CO2 Transcritical Cycle in Heat Pump Water Heater (College of Mechanical and Electrical Engineering in Zhengzhou University of Light Industry) Abstract We are facing serious whole world green-house effect and the ozone layer destroyed in recent years, every country is focusing on the research of a replaced refrigerant of the HFC.CO2is a natural substance, it has a more excellent performance than the other refrigerants, which is competent for the enviromental request nowadays. So it can be the most potential refrigerant in heat pump water heater to replace the HFC. By analysing a series of devices, providing hot water, saled in the markets, and comparing CO2 with the the other refrigerants, this article tells the typical diagram and the characteristic of the CO2transcritical cycle and anlyses the properties of CO2refrigeration transcritical cycle, the equipment exploitation and the security and reliability of the CO2transcritical system.The aim is to introduce the superiority of the application of CO2 transcritical cycle in heat pump water heater, and tell us the potentiality and the direction of CO2 transcritical cycle technology in China. Keywords CO2 transcritical cycle heat pump water heater 0前言 二氧化碳作为制冷剂已经超过100年。自上世纪30年代碳氟类制冷剂的出现之后，二氧化碳曾经一度退出制冷舞台，直到上世纪90年代末期，在

CO2临界状态观测及PVT关系测试

专业： 姓名： 学号：实验报告日期： 地点： 成绩：________________ 课程名称：化工专业实验指导老师：实验类型：热力学实验同组学生姓名：临界状态观测及实验名称：COPVT关系测试2二、实验内容和原理一、实验目的和要求 四、操作方法和实验步骤三、主要仪器设备 六、实验结果与分析五、实验数据记录和处理 七、讨论、心得 一、实验目的CO临界状态的观测方法，增加对临界状态概念的感性认识；1．了解2P-V-T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；2．掌握CO的23．加深对流体的凝结、汽化、饱和状态等热力学基本概念的理解；4．掌握有关仪器的正确使用方法。 二、实验原理之间有：V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、、T （1）、T=f(PV) 、f(P、VT)=0 或的P-V之间的关系，从而找出CO的P-V-T的关系。本实验就是根据（1），采用定温方法来测定CO22装气体的承压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了CO2 被压缩。压力通过压力台上的活塞杆的进、退来调节；温度由供给水夹套的超级恒温水浴调玻璃管，C 2 订节控制。 比实验中工质二氧化碳的压力由装在压力台上的压力表读出，温度由插在恒温水套中的温度计读出， 而后再根据承压玻璃管内径均匀，截面积不变等条件换算得。容首先由承压玻璃管内CO柱的高度来度量，线2 值的测量方法：CO的质量面积比常数k承压玻璃罐内2）又不易测准，因而实验中是质量不便测量，而玻璃管内径或面积（由于充进承压玻璃管内的COA2的比容V与其高度是一种线性关系，具体如下：采用间接办法来确定CO的比容。认为CO22100atm时的比容COa) 已知液体在20℃，3kg100atm/00117m)?0.V(20?C,2100atm时的CO液柱高度Δh*（m）。℃b) 实测本试验台CO在20，22??h?hm?A则因为所以由(a)可知，，c) 23)kg0?.00117m/kg/m?k?,(V20?C100atm)(?00117mA0.hh??任意温度、压力下CO的比容为3)v?m?/kg(2kAm/式中：hh??h?0任意温度、压力下水银柱高度——h——承压玻璃管内径顶端刻度h0实验中注意：。℃50，否则承压玻璃管有破裂的危险；试验温度不大于100atm做各条定温线时，试验压力不大于 三、实验仪器及设备

二氧化碳临界状态观测及P-V-T关系测定实验演示教学

二氧化碳临界状态观测及P-V-T关系测定 实验

实验报告评分 13系 07级第二大组实验室力一楼日期2010-03-24 姓名钟伟PB07013076 实验题目：二氧化碳临界状态观测及P-V-T关系测定实验 CO临界状态的观测方法，增加对临界状态概念的感性认识实验目的：了解2 加深对课堂所讲的工质热力状态、凝结、汽化、饱和状态等基本概念的理解 CO的p-v-t 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掌握2 法和技巧 学会活塞式压力计、恒温器等热工仪器的正确使用方法。 实验原理和装置: 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（如图所示）。试验台本体如图所示。 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： ()0 f E或()v p t, = (1) t , ,= v p

本试验就是根据式（1）， 采用定温方法来测定2CO 的 p-v 之间的关系，从而找出 2CO 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 装了2CO 气体的承压玻璃 管，2CO 被压缩，其压力和 容积通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 调节。 实验工质二氧化碳的压力，由装在压力台上的压力表读出。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径均匀、截面不变等条件换算得出。 实验步骤： 1. 按图1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定 ① 将蒸镏水注入恒温器内，注至离盖30~50mm 。检查并接通电路，开动电动泵，使水循环对流。 图 2 1 – 高压容器 2 – 玻璃杯 3 – 压力油 4 – 水银 5 – 密封填料 6 – 填料压盖 7 – 恒温水套 8 – 承压玻璃管 9 – CO2空间 10 – 温度计。 恒温水 恒温水

实验一 CO2临界状态观察及P-T-V关系测定实验

实验一 CO2临界状态观察及P-T-V关系测定实验 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-T-V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。 二．实验设备及原理 1．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成，如图一所示。2．试验台本体如图二所示。

3．对简单可压热力系统，当工质处于平衡状态时，其状态参数p、υ、t之间有： F（p，υ，t）=0 或t = f（p，υ）(1) 本试验就是根据(1)，采用定温方法来测定CO2 p-υ之间的关系。从而找出CO2的p-υ-t 关系。 4．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了CO2的承压玻璃管。CO2被压缩，其压力和容积通过压力台上的活塞螺杆的进，退调节，温度由恒温器供给的水套里的水温来调节。 5．实验工质二氧化碳的压力由装压力台的压力表读出（如要提高精度可由加在活塞转盘上的砝码读出，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的二氧化碳柱的高度来度量，而后这根据承压玻璃管内径均匀、截面积

不变等条件换算得出。 三．实验步骤 1．按图一装好设备，并开启试验本体上的日光灯。 2．使用恒温器调定温度 （1）将蒸馏水注入恒温器内，注至30~50mm为止。检查并接通电路，开动电动泵，使水循环对流。 （2）旋转点接点温度计顶端的帽形磁铁调动凸轮示标使凸上端面与所要调定的温度一致，要将帽形磁铁用横向螺钉锁紧，以防转动。 （3）视水温情况，开、关加热器，当水温未达到调定的温度时，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。 （4）观察玻璃水套上两支温度计，若其读数相同且与恒温器上的温度计及点接点温度计标定的温度一致时（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。 （5）当需要改变试验温度时重复（2）~（4）即可。 3．加压前的准备 因为压力台的油缸容量比主容器容量小，需要多次从油缸里抽油，再向主容器内充油，才能在压力表显示压力读数。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，所以务必认真掌握，其步骤如下： （1）压力表及其入本体油路的两个阀门，开启压力台上油杯的进油阀。 （2）摇退压力台上的活塞螺杆，直至全部退出，这时压力台油缸中抽满了油。 （3）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。 （4）摇进活塞螺杆，经本体充油，如此交复，直至压力表上有压力读数为止。 （5）再次检查油杯阀门是否关好，压力表及本体油路阀门是否开启，若均已稳定即可进行实验。 4．做好实验的原始记录及注意事项 （1）设备数据记录： 仪器、仪表的名称、型号、规格、量程、精度。 （2）常规数据记录： 室温、大气压、实验环境情况等。 （3）定承压玻璃管内CO2的质面比常数k值。 由于冲进承压玻璃管内的CO2质量不便测量，而玻璃管内径或截面积（A）又不 易测准，因而实验中采用间接办法来确定CO2的比容，认为CO2的比容υ与其高 度是一种线性关系，具体如下： a) 已知CO2液体在20℃，9.8MPa时的比容 υ（20℃，9.8Mpa）=0.00117m3/kg b）如前操作实地测出本试验台CO2在20℃，9.8MPa时的CO2液柱高度Δh*（m） （注意玻璃水套上刻度的标记方法） c）由a）可知∵υ（20，9.8MPa）=Δh*A/m=0.00117 m3/kg ∴m/A=Δh*/0.00117=k（kg/m2） 那么任意温度，压力下CO2的比容为 υ=Δh/（m/A）=Δh/k（m3/kg） 式中Δh = h - h0 h——任意温度，压力下水银液柱高度

二氧化碳临界状态观测及PVT关系工程热力学实验指导书

程热力学 氧化碳临界状态观测及 P-V-T 关系 一、实验目的 了解CO 2临界状态的观测方法，增加对临界状态概念的感性认识。 增加对课堂所讲的工质热力状态、凝结、汽化、饱和状态等基本概念的理解。 掌握CO 2的p-v-t 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 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-t 关系。在P-V 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，并与标准实验曲线及理论计算值 相比较，并分析其差异原因。 2、 测定CQ 在低于临界温度(t=20 C 、27C )时饱和温度和饱和压力之间的对应关系， 并与图四中的t s -p s 曲线比较。 3、 观测临界状态 (1) 临界状态附近气液两相模糊的现象。 (2) 气液整体相变现象。 (3) 测定CQ 的p c 、V c 、t c 等临界参 数，并将实验所得的 V c 值与理想气体状态方程和范 德瓦 尔方程的理论值相比教，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、恒温器和实验台本体及其防护罩等三大部分组成(如图一所 示)。 1、 2、 3、 和技巧。 4、 图一 试验台系统图

蛍渥水 H -------------------------------- * CU J空间 承压玻璃 4” 十一 Ezz E力油 高压容器 图二试验台本体 试验台本体如图二所示。其中1—高压容器；2 —玻璃杯；3 —压力机；4—水银；5—密 封填料；6—填料压盖；7 —恒温水套；8—承压玻璃杯；9—CQ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：F( p,v,t)=0 或t=f(p,v) (1) 本实验就是根据式(1),采用定温方法来测定CQ的p-v-t关系，从而找出CQ的p-v-t关系。 实验中，由压力台送来的压力由压力油进入高压容器和玻璃杯上半部，迫使水银进入预 先装了CQ气体的承压玻璃管，CQ被压缩，其压力和容器通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调节。 实验工质二氧化碳的压力，由装在压力台上的压力表读出(如要提高精度，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径均匀、截面不变等条件来换算得出。 四、实验步骤 1、按图一装好实验设备，并开启实验本体上的日光灯。 2、恒温器准备及温度调节： (1)、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

CO2跨临界制冷技术

单一C02跨临界压缩机运行制冷技术简况 技术优势： 该循环系统的最大特点就是工质的吸、放热过程分别在亚临界区和超临界区进行。压缩机的吸气压力低于临界压力，蒸发温度也低于临界温度，循环的吸热过程仍在亚临界条件下进行，换热过程主要是依靠潜热来完成。但是压缩机的排气压力高于临界压力，工质的冷凝过程与在亚临界状态下完全不同，换热过程依靠显热来完成，此时高压换热器不再称为冷凝器，而称为气体冷却器。 在以空气为热源、热汇的制冷和热泵系统（主要是汽车空调以及家用空调）中，CO2循环在跨临界条件下运行，其工作压力虽然较高，但压比却很低，压缩机的效率相对较高；流体在超临界条件下的特殊热物理性质使它在流动和换热方面都具有无与伦比的优势，超临界流体优良的传热和热力学特性使得换热器的效率也很高，这就使得整个系统的能效较高，完全可与传统的制冷剂（如R12、R22等）及其现有的替代物（如R134a、R410A等）竞争。加上CO2在气体冷却器中大的温度变化，使得气体冷却器进口空气温度与出口制冷剂温度可能非常接近，这自然可减少高压侧不可逆传热引起的损失。由于CO2的临界温度低，为31, ℃因此, 制冷循环采用跨临界制冷循环时，其排热过程不是一个冷凝过程，压缩机的排气压力与冷却温度是两个独立的参数，改变高压侧压力将影响制冷量、压缩机耗工量及系统的COP。研究分析表明，高压侧压力变化时，循环的COP 存在着一个最大值，因此，CO2跨临界制冷循环在对不同工况下，存在对应于最大COP 值的最佳排气压力。 CO2 在气体冷却器中较大的温度变化，正好适合于水的加热，从而使热泵的效率较高。 传统空调系统大多把冷凝热当作废热而直接排向大气，既造成能量的浪费又产生环境的局部热污染。而对跨临界循环,由于超临界区工质密度在不断增加，循环的放热过程必将有较大的温度滑移，这种温度滑移正好与所需的变温热源相匹配，是一种特殊的劳伦兹循环，其用于热回收时，必将有较高的放热效率，因而用于较高温度和较大温差需要的热回收时具有独特的优势。 优点： （1）安全、环保、无污染； CO2 作为制冷剂其优点在于，无毒，没有可燃性，价格便宜、来源丰富、无须回收，与普通润滑油相溶，容积制冷量约是R22 的5 倍，CO2 是唯一同时具有优良的热力特性、安全特性和环境特性的自然工质。 制冷系统蒸发器采用顶排管，冷凝方式采用植入式地源冷凝技术。 （2）节能（以每立方米容积年耗电量计算）：我国年平均耗电量为130度左右，先进发达国家年耗电量为60多度，而该冷库年耗电量仅6度左右。 （3）库温稳定：该冷库温差波动在±0.5度波动，将大大提升冻品的储藏品质，延长食品的实质质保期。 （4）机房占地面积小。 应用： 经过调查，北京市京科伦工程技术有限公司、北京市京科伦冷冻设备有限公司近年来多次承办智能立体库、速冻隧道等项目，工程项目遍布全国的22个省份的40个多城市，项目合作企业包括双汇、金锣、雨润、思念、三全、惠发等中国知名企业，所承担的项目均达到或超过了设计要求。

超临界二氧化碳萃取的过程及设备教学教材

超临界二氧化碳萃取的过程及设备

3.2 超临界流体萃取过程的设计与开发 除了在一些食品提取工业中实现超临界流体萃取的工业化外，其在高附加值产品分离中也展现出新的活力，特别是在制药工业中，其重要性也日显增加。尤其是随着有关毒性物质排放越来越受到严格限制，SCFE的使用范围也会日渐扩大。但是SCFE的使用可行性是与过程的规模、产品的价值、是否需用无毒溶剂的一些因素有关。因此，只有进行周密的设计后，才能定量权衡上面提出的种种因素。一旦得出具有可行性的设计，便会吸引到企业界和研究者的重视和关注。 当前，不仅仅是国外的一些学者和专家作了扼要而实用的综述[1]，而且在国内召开的“超临界流体技术学术及应用研讨会”上有多篇论文专门讨论了SCFE 的工艺与设备设计。早八十年代就出现了SCFE过程设计和开发的报告，近30年间，有关SCFE的设计研究还在不断进展，逐渐完善。有些产品，如真菌脂质的提取，不仅要作SCFE的过程设计，而且还要作其他单元操作，如对液液萃取的设计进行比较，从经济上确定何种过程有优势，从而便于在进一步的投资中作出判断。可以说，目前SCFE已如其他比较成熟的单元操作一样,设计、仿真和优化(design,simulation and optimization)的工作已全面开展，这也从-个侧面表明SCFE的实用性正在受到越来越多的科技工作者的关注。 3.2.1 超临界流体萃取工业装置的开发步骤 图3-16示出了任一扩散分离过程科学开发的流程示意图。在步骤2中确定所涉及物料的特征后，一般情况下，若选用传统的分离单元操作，如蒸馏、液液萃取等，往往是凭设计者的经验来选定，较少采用预设计的方法。在开发过程中直接进行实验研究。但SCFE是新技术，对其了解不多。为了能和其他分

CO2临界状态观测及PVT关系测试

实验报告 课程名称： 专业实验 指导老师：黄灵仙 成绩：__________________ 实验名称： CO 2临界状态观测及PVT 关系测试 实验类型：__反应工程实验________ 同组学生姓名： 一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得 一、实验目的 1．了解CO 2临界状态的观测方法，增强对临界状态的感性认识。 2．掌握CO 2的P -V -T 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。 3．加深对流体的凝结、汽化、饱和状态等热力学基本概念的理解。 4．掌握有关仪器的正确使用方法。 二、实验设备及原理 1．整个实验装置由压力台，恒温器和实验台本体及其防护罩三大部分组成，如图1所示。 实验台本体如图2所示。 2．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 有： F （P , V , T ）=0 或 T =F (P, V ) （1） 本实验就是根据式（1），采用定温方法来测定CO 2的P -V 关系，从而找出CO 2的P -V -T 关系。 3．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了CO 2气体的承压玻璃管。CO 2被压缩，其压力和容积通过压台上的活塞杆的进、退来调节，温度由恒温器供给的水套里的水温来调节。 装 订 线

4．实验工质二氧化碳的压力由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。比体积首先由承压玻璃管内二氧化碳柱的高度来度量，然后再根据承压玻璃管内径均匀、截面积不变等条件换算得出。 5．抽油、充油操作 因为压力台的油缸容量比主容器容量小，需要多次从油杯里抽油，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，很容易损坏实验设备，所以务必按下述步骤仔细操作： ⑴关闭压力表及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阀门。 ⑷摇进活塞螺杆，经本体充油，如此交复，直至压力表上有压力读数为止。 ⑸再次检查油杯阀门是否关好，压力表及本体油路阀门是否开启，即可进行实验。 ⑹实验结束后要将油抽回油杯。注意保持系统略有正压，千万不可不断抽油！ 6．测定承压玻璃管内CO 2的质量面积比常数K 值。 由于充进承压管内的CO 2质量不便测量，而玻璃管内径或截面积A 又不易测准，因而实验中是采用间接办法来确定CO 2的比体积，认为CO 2比容V 与其高度是一种线性关系，具体如下： a)已知CO 2溶液在20℃，100atm 时的比容 V （20℃，100atm ）=0.0017m 3/kg b ）实测本实验台CO 2在20℃，100atm 时的CO 2液柱高度Δh *(m)（注意玻璃水套上刻度的标记方法）。 c)由a)可知： 因为V （20℃，100atm ）=Δh */m=0.0017m 3/kg ，所以 * 2(/)0.00117 m h k kg m A ?== 则任意温度、压力下CO 2的比容为 3 (/)/h h v m kg m A k ??= = 式中：Δh=h -h 0 h —任意温度、压力下的水银柱高度 h 0—承压玻璃管内径顶端刻度 实验中应注意： 做各条定温线时，实验压力P≤10MPa ，否则承压玻璃管有破裂的危险；实验温度t≤50 ℃。 三、实验内容及步骤 1．开启超级恒温槽，调节到所需的恒温温度。 2．压力计抽油，方法见原理部分。 3．测定温度为20℃时的等温线及（20℃，100atm ）k 值。 4．在20℃～t c 之间，测定CO 2的饱和蒸汽压和温度的对应关系（利用水浴升温过程中测试，并要求测4～5个点）。 5．测定CO 2的临界等温线和临界参数；观察临界现象。 6．测定高于临界温度的等温线。 四、实验数据记录及处理

超临界二氧化碳萃取技术

摘要：介绍了超临界二氧化碳萃取技术的基本原理和特点，简单说明了该技术在香料、医药、食品等工业上的应用。 关键词：超临界二氧化碳萃取分离技术基本原理 前言 超临界流体萃取，又称超临界萃取、压力流体萃取、超临界气体萃取。它是以高压、高密度的超临界状态流体为溶剂，从液体或固体中萃取所需要的组分，然后采用升温、降压或二者兼用和吸收（吸附）等手段将溶剂与所萃取的组分分离。 早在1897年，人们就已经认识到了超临界萃取这一概念。当时发现超临界状态的压缩气体对于固体具有特殊的溶解作用。例如再高于临界点的条件下，金属卤化物可以溶解再在乙醇或四氯化碳中，当压力降低后又可以析出。但直到20世纪60年代，才开始了其工业应用的研究。目前超临界二氧化碳萃取已成为一种新型萃取分离技术，被广泛应用于食品、医药、化工、能源、香精香料的工业的生产部门。 1 超临界萃取的原理 当液体的温度和压力处于它的临界状态。 如图1是纯流体的典型压力—温度图。图中， AT表示气—固平衡的升华曲线，BT表示液— 固平衡的熔融曲线，CT表示气－液平衡的饱 和液体的蒸汽压曲线，点T是气－液－固三相 共存的三相点。按照相率，当纯物的气－液－ 固三相共存时，确定系统状态的自由度为零， 即每个纯物质都有自己确定的三相点。将纯物 质沿气－液饱和线升温，当达到图中的C时， 气－液的分界面消失，体系的性质变得均一， 不再分为气体和液体，称点C为临界点。与该点相对应的临界温度和压力分别称 为临界温度T 0和临界压力P 。图中高于临界温度和临界压力的有影阴的区域属 于超临界流体状态。 在这种状态下，它既不完全与一般气相相同，又不是液相，故称为超临界流体。超临界流体有气、液相的特点，它既有与气体相当的高渗透力和低粘度，又兼有液体相近的密度和对物质优良的溶解能力。这种溶解能力能随体系参数的变化而连续的改变，因而可以通过改变体系的温度和压力，方便的调节组分的溶解度和萃取的选择性。利用上述特点，超临界二氧化碳萃取技术主要分为两大类原理流程即恒温降压流程和恒压升温流程。前者萃取相经减压，后者萃取相经升温。

实验一 CO2临界状态观测及p

实验一CO2临界状态观测及p-v-t关系测定 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、增加对课堂所讲的工质热力状态、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CO2的p-v-t关系。在p-v坐标系中绘出低于临界温度（t=20℃）、临界温度（t=31.1℃）和高于临界温度（t=50℃）的三条等温曲线，并与标准实验曲线及理论计算值相比较，并分析其差异原因。 2、测定CO2在低于临界温度（t=20℃、27℃）饱和温度和饱和压力之间的对应关系，并与图四中的t s-p s曲线比较。 3、观测临界状态 （1）临界状态附近气液两相模糊的现象。 （2）气液整体相变现象。 （3）测定CO2的p c、v c、t c等临界参数，并将实验所得的v c值与理想气体状态方程和范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、恒温器和实验台本体及其防护罩等三大部分组成（如图一所示）。 图一试验台系统图

图二试验台本体 试验台本体如图二所示。其中1—高压容器；2—玻璃杯；3—压力机；4—水银；5—密封填料；6—填料压盖；7—恒温水套；8—承压玻璃杯；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： F(p,v,t)=0 或t=f(p,v) （1） 本实验就是根据式（1），采用定温方法来测定CO2的p-v-t关系，从而找出CO2的p-v-t关系。 实验中，压力台油缸送来的压力由压力油传入高压容器和玻璃杯上半部，迫使水银进入预先装了CO2气体的承压玻璃管容器，CO2被压缩，其压力通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调节。 实验工质二氧化碳的压力值，由装在压力台上的压力表读出。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径截面不变等条件来换算得出。 四、实验步骤 1、按图一装好实验设备，并开启实验本体上的日光灯（目的是易于观察）。 2、恒温器准备及温度调节：

二氧化碳临界状态观测及p

气液吸收传质系数测定 一、实验目的 1、学会气液吸收系数测定的方法 2测定不同二氧化碳浓度下的气液吸收系数 3、测定不同气体、液体流量下的气液吸收系数 4、测定不同气、液相搅拌速度下的气液吸收系数 二、实验原理 二氧化碳与氢氧化钠的反应为不可逆瞬间反应，按双膜模型，导出了吸收速率与吸收剂中活性组分浓度的关系式： ()111/1111------------??? ? ??+???? ??+??=g l g B A B K HK P C D D v Adt dw 式中：Pg ——混合气体中二氧化碳的分压 V=2； 1A D ,1B D ——二氧化碳，游离氢氧化钠在液相中的扩散系数； 1B C ——液相中游离氢氧化钠的浓度； H ——亨利系数 l K , g K ——气相气液相传质系数； 上式可写成如下形式： ()()212-------------------+==B g g co rC p K N Adt dw ??? ? ??+=?=g t g A B v K HK K D D H r 11/1111 推动力项1cb g r P +随吸收剂中活性组分浓度1B C 增大而增大，但1B C 增至转折点（临界浓度1B C ）以上，1B C 的变化不再影响吸收过程，即在Pg 恒定的情况下，当1B C 〉Bc C 时，吸收推动力与Bc C 值的相同而 g g B A BC P K K D D V C ???=11 代入（2）式得：g g CO P K N =2 即是说，当液相中吸收剂活性组分大于临界浓度时，吸收速率与液相中吸收剂的活性组

分浓度无关，属气膜控制，二氧化碳的吸收速率为： g g co P K N Adt dw ==2 实验在双搅拌全返混反应釜内进行，按全返混反应釜特性，出口物料组成与釜内组成相同，故测定出口气体二氧化碳的摩尔分率及釜内气体压强可求出二氧化碳的分压Pg ，通过测定进出口碱液重二氧化碳的浓度，碱液流量，可求出二氧化碳的吸收速率，进而可按上式求出传质系数。 三、实验装置 实验装置流程如下图所示。设备主要由下面几部分组成：双搅拌玻璃反应器、转子流量计、质量流量计、阀门、热导池检测器、转速控制器、直流无刷电机及数据采集系统。

二氧化碳超临界萃取技术

超临界CO2萃取装置 该装置主要由萃取釜、分离釜、精镏柱、CO2高压泵、副泵、制冷系统、CO2贮罐、换热系统、净化系统、流量计、温度、压力控制（保护）系统等组成。 超临界CO2萃取装置的主要技术指标 萃取釜：0.5L、1L、2L、5L/50Mpa；10L、24L/40Mpa；50-200L/32Mpa,固态两用。配水夹套循环加热，温度可调。 分离釜：0.3-10L/30Mpa；50-100L/16-22Mpa。配水夹套循环加热，温度可调。 精镏柱：内径ф25×2-3m/30Mpa；ф35×2-3m/30Mpa；ф48×4-6m/30Mpa；ф78×4-6m/30Mpa，根据工艺要求可分4节、6节、8节梯度控温；柱内根据工艺要求由用户选相关填料。 CO2高压泵：20L/40Mpa·h双柱塞，50L/50Mpa·h双柱塞调频，400L/40Mpa·h三柱塞调频，800L/40Mpa·h三柱塞调频，泵头带冷却系统。 携带剂泵：用于萃取过程中，夹带溶剂来改变CO2极性，扩大应用范围。 制冷系统：配半封式、全封式压缩机，制冷量满足工艺要求。 换热及温度的控制系统：根据工艺要求,萃取釜、分离釜、精镏柱分别配置换热和温控系统，温度控制-85℃水循环、室温-150℃油循环，温度控制数显双屏控制水浴温度，测试CO2流体温度，控温±1℃ 压力控制（保护）：高压泵出口配电接点压力表，设定工作压力，超压自动保护停泵。高压泵、萃取釜、分离釜、精镏柱，根据最高工作压力，分别配安全阀，超压自动泄压保护。萃取釜出口配背压阀系统，压力稳定，易于调整，压控制精度（动态）±0.1Mpa 流量显示：金属转子流量计，数显远传，分别显示瞬时流量和累积流量 管路：接触流体的容器、阀门、管件、管线均采用不锈钢制作。 其他：电源三相四线制380V/50Hz，CO2食品级≥99.5，用户自备 超临界CO2萃取装置的基本流程 1、CO2→萃取釜→分离Ⅰ→分离Ⅱ→回路； 2、CO2→萃取釜→分离Ⅰ→分离Ⅱ→精镏柱→回路； 3、CO2→萃取釜→精镏柱→分离Ⅰ→分离Ⅱ→回路； 4、CO2→萃取釜→分离Ⅰ→精镏柱→分离Ⅱ→回路。 超临界CO2萃取装置的特点

CO2的PVT关系测定和临界状态观测

实验报告 课程名称：___中级化学实验______指导老师：__王永尧_____成绩：__________________ 实验名称：_CO2的PVT 关系测定和临界状态观测_实验类型：______同组学生姓名：_______ 一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填） 一．实验目的 1.学习流体PVT 关系的实验测定方法，加深理解流体P-V 状态图和不同类型等温线的特征。 2.掌握实际气体液化的条件和气-液相变、饱和蒸气压的意义。 3.通过对CO 2临界现象的感性认识，理解临界点和超临界流体的重要意义。 4.学习活塞式压力计的正确使用。 二．实验原理 PVT 关系是物理化学研究的重要课题之一，总体上，PVT 关系可以通过三种方法得到：（1）直接实验测定，通过数据拟合参数得到状态方程（2）经验半经验方法，主要是建立在一定理论基础或物理意义的各种状态方程（3）理论推导。 对于物质的量确定的系统，当处于平衡状态时，其状态函数PVT 之间存在着一定的关系：f （P ，Vm ，T ）=0，该方程描述的物质状态图是以P 、Vm 、T 为坐标的立体曲面。在不同温度下截取恒温剖面，相交曲线投影在P-Vm 平面上，可以得到由一组恒温线组成的P-Vm 图。温度较高时，等温线是一条光滑曲线；温度较低时，等温线上有一水平线段，反映气-液相变化的特征，水平线段的两个端点分别代表互为共轭的饱和气体和饱和液体，随着温度升高，水平线段不断缩短，饱和气体线和饱和液体线最后汇于一点，即临界点（Critical point ）。临界点的温度、压力和体积分别称临界温度T C 、临界压力P C 和临界体积V C ，是物质固有的特征参数。温度低于T C 是气体液化的必要条件。温度、压力高于临界点的流体称超临界流体。试验台本体示意图见左图。 由于充进承压玻璃管内的CO 2质量和玻璃管截面积不便测量，实验中采用间接办法来确定CO 2的比体积。假设CO 2的比体积V 与其高度呈线性关系。已知CO 2液体在20℃，9.8MPa 时的比容V(293K ， 9.8MPa)=0.00117m 3 /Kg ，若实际测定在20℃，9.8MPa 时的CO 2液柱高度Δh(m)，则 K 即为玻璃管内CO 2的质面比常数。所以，任意温度、压力下CO 2的比体积为： 式中：△h 0=h-h 0，其中h 为实验温度、压力下水银柱高度；h 0为承压玻璃管顶端刻度。 专业：_应用化学0701___ 姓名：__洪俊杰_______ 学号：___3070601067____ 日期：__12.25_______ 地点： _____________

跨临界二氧化碳循环设备及性能分析_徐化冰

2014年11月 CBZYJY 第2卷第6期 23 船舶职业教育 （渤海船舶职业学院，辽宁兴城125105） 跨临界二氧化碳循环设备及性能分析 摘要：CO 2作为制冷剂具有良好的特性。基于此，在掌握压缩机内部结构及跨临界CO 2循环影响 因素的基础上，将跨临界CO 2循环与R134a 循环进行性能比较，得出在双级压缩中使用中间冷却器可 降低排气温度，同时作为膨胀装置的毛细管能使工作稳定，即采用滚动转子式二级CO 2压缩机、中间冷却器和毛细管节流，可获得高效跨临界CO 2制冷循环。结果表明，跨临界CO 2循环具有比R134a 循环更优异的性能。 关键词：CO 2跨临界循环；制冷剂；毛细管；双级压缩 中图分类号：TB64 文献标识码：A 文章编号：2095-5928（2014）06-23-05 收稿日期：2014-09-25 作者简介：徐化冰（1971-），男，辽宁铁岭人，讲师，硕士，研究方向：制冷与冷藏技术。 徐化冰 Trans-critical CO 2Recycle Unit and Performance Analysis Abstract:CO 2as refrigerant has satisfactory performance.Therefore,based on the internal structure of compressor and the influence factors of trans-critical CO 2recycle,the researcher makes performance comparison between trans -critical CO 2recycle and R134a recycle,obtaining the conclusion that in the two -stage compression,it can reduce the exhaust temperature to use intermediate cooler,and at the same time,the capillary as the expansion device can make the work stable.That is to say,it can make efficient trans-critical CO 2refrigeration recycle to use rolling piston two -stage CO 2compressor,intermediate cooler and capillary restriction.The results show that trans -critical CO 2recycle has more excellent performance than R134a recycle. Key words:trans-critical CO 2recycle;refrigerant;capillary;two-stage compression XU Huabing (Bohai Shipbuilding Vocational College,Xingcheng 125105,China) 0引言 近年来，由于全球环境问题，对自然工作流体的使用正变得越来越重视。跨临界CO 2循环被认为是最具影响力的。作为制冷剂的CO 2具有非常好的特性，如非消耗臭氧潜能值、可以忽略不计的GWP （ 一种物质产生温室效应的一个指数）、不可燃性和非毒性等。尽管有工作压力高的缺点，但近年来还是有很多学者对此进行了深入研究。 利用二氧化碳作为制冷剂，可在许多应用中提供一个完全安全的、经济的、成本低的且有效的“自然”解决方案。CO 2作为低温制冷循 技术研究与应用

二氧化碳超临界萃取技术

二氧化碳超临界萃取技 术 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN

超临界CO2萃取装置 ??? 该装置主要由萃取釜、分离釜、精镏柱、CO2高压泵、副泵、制冷系统、CO2贮罐、换热系统、净化系统、流量计、温度、压力控制（保护）系统等组成。 ?超临界CO2萃取装置的主要技术指标 ??? 萃取釜：、1L、2L、5L/50Mpa；10L、24L/40Mpa；50-200L/32Mpa,固态两用。配水夹套循环加热，温度可调。 ??? 分离釜：30Mpa；50-100L/16-22Mpa。配水夹套循环加热，温度可调。 ??? 精镏柱：内径ф25×2-3m/30Mpa；ф35×2-3m/30Mpa；ф48×4-6m/30Mpa；ф78×4-6m/30Mpa，根据工艺要求可分4节、6节、8节梯度控温；柱内根据工艺要求由用户选相关填料。 ??? CO2高压泵：20L/40Mpa·h双柱塞，50L/50Mpa·h双柱塞调频，400L/40Mpa·h三柱塞调频，800L/40Mpa·h三柱塞调频，泵头带冷却系统。 ??? 携带剂泵：用于萃取过程中，夹带溶剂来改变CO2极性，扩大应用范围。 ??? 制冷系统：配半封式、全封式压缩机，制冷量满足工艺要求。 ??? 换热及温度的控制系统：根据工艺要求,萃取釜、分离釜、精镏柱分别配置换热和温控系统，温度控制-85℃水循环、室温-150℃油循环，温度控制数显双屏控制水浴温度，测试CO2流体温度，控温±1℃??? 压力控制（保护）：高压泵出口配电接点压力表，设定工作压力，超压自动保护停泵。高压泵、萃取釜、分离釜、精镏柱，根据最高工作压力，分别配安全阀，超压自动泄压保护。萃取釜出口配背压阀系统，压力稳定，易于调整，压控制精度（动态）±??? 流量显示：金属转子流量计，数显远传，分别显示瞬时流量和累积流量??? 管路：接触流体的容器、阀门、管件、管线均采用不锈钢制作。??? 其他：电源三相四线制380V/50Hz，CO2食品级≥，用户自备 ?超临界CO2萃取装置的基本流程 ??? 1、CO2→萃取釜→分离Ⅰ→分离Ⅱ→回路； ??? 2、CO2→萃取釜→分离Ⅰ→分离Ⅱ→精镏柱→回路； ??? 3、CO2→萃取釜→精镏柱→分离Ⅰ→分离Ⅱ→回路； ??? 4、CO2→萃取釜→分离Ⅰ→精镏柱→分离Ⅱ→回路。 ?超临界CO2萃取装置的特点

二氧化碳临界状态观测及P-V-T关系测定实验

实 验 报 告 评分 13系 07级 第二大组 实验室力一楼 日期2010-03-24 姓名 钟伟PB07013076 实验题目：二氧化碳临界状态观测及P-V-T 关系测定实验 实验目的：了解2CO 临界状态的观测方法，增加对临界状态概念的感性认识 加深对课堂所讲的工质热力状态、凝结、汽化、饱和状态等基本概念的理解 掌握2CO 的p-v -t 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 学会活塞式压力计、恒温器等热工仪器的正确使用方法。 实验原理和装置: 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（如图所示）。试验台本体如图所示。 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： ()0,,=t v p E 或 ()v p f t ,= (1) 本试验就是根据式（1），采用定温方法来测定2CO 的p-v 之间的关系，从而找出2CO 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了2CO 气体的承压玻璃管，2CO 被压缩，其压力和容积通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调节。 实验工质二氧化碳的压力，由装在压力台上的压力表读出。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 图 2 1 – 高压容器 2 – 玻璃杯 3 – 压力油 4 – 水银 5 – 密封填料 6 – 填料压盖 7 – 恒温水套 8 – 承压玻璃管 9 – CO2空间 10 – 温度计。 恒温水 恒温水

氧化碳柱的高度来测量，而后再根据承压玻璃管内径均匀、截面不变等条件换算得出。 实验步骤： 1. 按图1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定 ① 将蒸镏水注入恒温器内，注至离盖30~50mm 。检查并接通电路，开动电动泵，使水循环对流。 ② 旋转电接点温度计顶端的帽形磁铁，调动凸轮示标，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。 ③ 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。 ④ 观察玻璃水套上的温度计，若其读数与恒温器上的温度计及电接点温度计标定的温度一致时（或基本一致），则可认为承压玻璃管内的2CO 的温度处于所标定的温度。 3. 加压前的准备 1) 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。 2) 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。 3) 先关闭油杯阀门,开启压力表和进入本体油路的两个阀门。 4) 摇进活塞螺杆，使本体充油。如此反复，直至压力表上有压力读数为止。 5) 再次检查油杯阀门是否关好，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. 测定低于临界温度t=20℃时的定温线 a. 将恒温器调定在t=20℃，并保持定温线； b. 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； c. 按照适当的压力间隔取h 值，直到压力p=9.8MPa 。 测定t=25℃，t=27℃时其饱和温度和饱和压力的对应关系。 测定临界等温线和临界参数，并观察临界现象。 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c P 和临界比容c v 。 实验处理： 0h -承压玻璃管内径顶端刻度0h =3.3mm mm h 4.23.37.50=-=? 230/051282051.200117.0/104.200117.0/m kg h K =?=?=- =v K h ?