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氮氣的PVT性質(zhì)測試 

p-V-T關(guān)系是流體基本的熱力學(xué)性質(zhì)。p-V-T性質(zhì)實驗的測定是與理論方法相輔相成的。在準(zhǔn)平衡狀態(tài)下，工質(zhì)的壓力P，比容V，和溫度t之間存在某種確定關(guān)系，即狀態(tài)方程F(P，V，t)=0。理想氣體的狀態(tài)方程具有簡單的形式：PV=nRT。具體測試某種氣體的P，V，t關(guān)系，并將實測結(jié)果表示在坐標(biāo)圖上，是一種重要而有效研究氣體工質(zhì)熱力性質(zhì)的方法。

在進(jìn)行氣體性質(zhì)研究時，可通過定容積法、Burnett定溫膨脹法、Burnett定容膨脹法進(jìn)行測量。其中Burnett法是目前研究物質(zhì)狀態(tài)方程為常用，也是比較成熟可靠的方法。本文使用Burnett定溫膨脹法對氮氣的pVT性質(zhì)進(jìn)行實驗研究。即在定溫條件下，讓初始物質(zhì)的量為n₀的試樣氣體通過多級膨脹，記錄各級膨脹后氣體的壓力，得到一系列的氣體壓縮因子，然后利用氣體壓縮因子的定義計算得到直接相應(yīng)的氣體密度。

DM1000 PVT測試儀的壓力范圍0~10MPa，溫度范圍-30~120℃，溫度壓力范圍較為寬廣。壓力測量精度0.02%FS。溫度測量精度0.01℃。可直接獲得被測樣品的氣相密度，并可以通過測量大量實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合進(jìn)而獲得第二維里系數(shù)B、第三維里系數(shù)C，以及EOS方程。

本文主要利用Burnett法對氮氣的pVT性質(zhì)進(jìn)行實驗研究，通過對溫度的自動控制和溫度、壓力的自動化測量，結(jié)合公司自行開發(fā)的數(shù)據(jù)測試分析軟件，直接獲得高精度的pVT數(shù)據(jù)。

 

樣品準(zhǔn)備

樣品：原料：氮氣。

測試條件

測試儀器：DM1000 PVT測試儀；

測試方法：Burnett定溫膨脹法；

初始壓力：4.5MPa；

測試溫度：30℃~90℃；

測試過程

在定溫條件下，讓初始物質(zhì)的量為n₀的試樣氣體通過多級膨脹，記錄各級膨脹后氣體的壓力，得到一系列的氣體壓縮因子，然后利用氣體壓縮因子的定義計算得到相應(yīng)的氣體密度，避免了測量容積的體積標(biāo)定和氣體質(zhì)量的稱量，提高了實驗測量的精度。

測試結(jié)果

圖1 氮氣在不同溫度下的pVT性質(zhì)

基于Burnett定溫膨脹原理，對氮氣在不同溫度（30、60和90℃）下進(jìn)行多級等溫膨脹測試。實驗結(jié)果表明，溫度一定時，氮氣的密度隨壓力減小而逐漸降低；壓力一定時，氮氣的密度隨溫度升高而逐漸降低。與參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，其密度測試的準(zhǔn)確性在±2%以內(nèi)。