《油气运输船舶储运技术》课程教学资源（实验指导）小呼吸蒸发损耗实验实验指导书

实验目录实验目的二、实验内容三、实验装置四、实验步骤。五、数据整理六、填写实验报告2

2 实 验 目 录 一、实验目的. 二、实验内容. 三、实验装置. 四、实验步骤. 五、数据整理. 六、填写实验报告

实验量气法测定小呼吸蒸发损耗实验一、实验目的1：通过实验，使学生对油罐由于温度变化引起的小呼吸损耗有个感性认识，对罐内温度和浓度分布规律有个初步了解。2.通过实测的蒸发损耗量来验证小呼吸损耗的理论计算公式，掌握计算蒸发损耗的方法。3．学习小呼吸损耗的实测方法，学会使用有关仪器，培养科学实验的工作作风。二、实验内容本实验用量气法测定油罐的小呼吸损耗，这是测定蒸发损耗的方法之一。即用气体流量计直接测出油罐呼出气体的体积Q，再用奥氏气体分析仪测量出气体中所含油品蒸汽的浓度C，知道油蒸汽的密度p，就可以通过公式G=QCp计算蒸发损耗量。本实验的具体方法是通过在油罐气体空间取三个测量点，在油品中取一个测量点来了解温度分布规律：在气体空间取三个取样点来了解浓度分布规律。（由于模型油罐气体空间较小，测点少，因此所测数据不能很好反应温度和浓度分布规律，仅作参考。最后，利用小呼吸损耗的理论公式计算损耗量，并同根据气体空间中点温度和浓度的测定的实测计算结果进行对比。三、实验装置YK-2型小呼吸蒸发损耗实验装置主要由模型油罐、奥氏气体分析仪、水浴、太阳灯、气体流量计、计算机及数据采集处理软件等组成。四、实验步骤本实验在利用公式计算时，要用到Q、C、T、P这些参数。为了测定这些数据，具体实验步骤如下：1、测定原始状态即未呼出气体时罐内温度、压力和浓度。在未打开太阳灯前，依次从温度巡检仪读出油气空间上、中、下以及油品的温度To值，并从压差计读出罐内压力Po，同时用奥氏气体分析仪对罐内三个点的气样进行分析，分别求出三个点的浓度Co。2、打开水浴加热开关，开启太阳灯，注意罐内温度、压力变化。当罐内压力达到某一数值（从呼吸阀冒出第一个气泡）时，认为此时为起始状态。记下气体流量计的读数Q，并立即记录油气空间上、中、下以及油品的温度T值和罐内压力Pi值。同时马上采取该状态下的中点气样进行浓度分析，求出C1。3、打开水浴循环开关，当气体空间中点温度达到某一数值（室温+10℃）时，假定此时为呼出终了状态。读出气体流量计的数值Q2，并马上记录油气空间上、中、下以及油品的温度T2和罐内压力P2。同时，采取该状态下的中点气样进行浓度分析，求出C2。将奥氏气体分析仪分析测得的数据输入计算机，快速计算出油气空间三个测点的油气浓度Co、Ci、C2值。3

3 实验 量气法测定小呼吸蒸发损耗实验 一、实验目的 1．通过实验，使学生对油罐由于温度变化引起的小呼吸损耗有个感性认识，对罐内温 度和浓度分布规律有个初步了解。 2．通过实测的蒸发损耗量来验证小呼吸损耗的理论计算公式，掌握计算蒸发损耗的方 法。 3．学习小呼吸损耗的实测方法，学会使用有关仪器，培养科学实验的工作作风。 二、实验内容 本实验用量气法测定油罐的小呼吸损耗，这是测定蒸发损耗的方法之一。即用气体流量 计直接测出油罐呼出气体的体积 Q ，再用奥氏气体分析仪测量出气体中所含油品蒸汽的浓 度 C，知道油蒸汽的密度 ρ，就可以通过公式 G=QCρ 计算蒸发损耗量。 本实验的具体方法是通过在油罐气体空间取三个测量点，在油品中取一个测量点来了解 温度分布规律；在气体空间取三个取样点来了解浓度分布规律。(由于模型油罐气体空间较 小，测点少，因此所测数据不能很好反应温度和浓度分布规律，仅作参考。 最后，利用小呼吸损耗的理论公式计算损耗量，并同根据气体空间中点温度和浓度的测 定的实测计算结果进行对比。 三、实验装置 YK-2 型小呼吸蒸发损耗实验装置主要由模型油罐、奥氏气体分析仪、水浴、太阳灯、 气体流量计、计算机及数据采集处理软件等组成。 四、实验步骤 本实验在利用公式计算时，要用到 Q、C、T、P 这些参数。为了测定这些数据，具体 实验步骤如下： 1、测定原始状态即未呼出气体时罐内温度、压力和浓度。在未打开太阳灯前，依次从 温度巡检仪读出油气空间上、中、下以及油品的温度 T0 值，并从压差计读出罐内压力 P0， 同时用奥氏气体分析仪对罐内三个点的气样进行分析，分别求出三个点的浓度 C0。 2、打开水浴加热开关，开启太阳灯，注意罐内温度、压力变化。当罐内压力达到某一 数值（从呼吸阀冒出第一个气泡）时，认为此时为起始状态。记下气体流量计的读数 Q1， 并立即记录油气空间上、中、下以及油品的温度 T1 值和罐内压力 P1 值。同时马上采取该状 态下的中点气样进行浓度分析，求出 C1。 3、打开水浴循环开关，当气体空间中点温度达到某一数值（室温+10℃）时，假定此 时为呼出终了状态。读出气体流量计的数值 Q2，并马上记录油气空间上、中、下以及油品 的温度 T2 和罐内压力 P2。同时，采取该状态下的中点气样进行浓度分析，求出 C2。 将奥氏气体分析仪分析测得的数据输入计算机，快速计算出油气空间三个测点的油气浓 度 C0、C1、C2 值

附：气体分析仪的操作步骤（气体分析仪如下图简示）6L进气准备：分析仪使用前，应使吸收瓶内的煤油界面位于0-0标记线处，为此关闭吸收瓶上的考克5和梳形分配管上的进气考克6，打开考克7，使量气管接通大气。然后提高水准瓶，使封液压入量气管，从而排走其内的气体。当量气管内液面上升到一定高度后，关闭考克7，打开吸收瓶上的考克5，并缓慢下降水准瓶，随着量气管内封液的下降，煤油液面上升，调节水准瓶的位置，使煤油液面上升到0-0标记线处，关闭考克5。冲洗：打开考克7，接通大气，提高水准瓶使量气管内废气排到大气中去，关闭考克7。再旋转考克6，使量气管与油罐连通，打开油罐上的取样考克，这时应缓慢降低水准瓶，采取100毫升试样冲洗梳形分配管，取一次样冲洗一次，冲洗完后将废气排入大气。取样：如果要求从量气管上读出取样刻度为100毫升，考虑到梳形分配管的死角体积（3.5ml），那么取样体积V1实际为103.5毫升，为使量气管内压力与大气压力相等，应将水准瓶内液面与量气管内液面取齐，并在量气管中液面保持稳定后，再关闭考克6。分析：气样取好以后，先提高水准瓶，检查确认考克7已关死后再打开考克5，这样气体就压入吸收瓶与煤油接触。上下移动水准瓶数次（约20~30次）煤油就不断吸收混合气中的油蒸气，直到不吸收为止。所谓不吸收是指再将水准瓶上下移动，量气管内的液面不再变化，可以认为此时油蒸气吸收完了。否则，继续上下移动水准瓶直到液面不变化为止。然后将吸收瓶内的煤油调整到0-0标记线上，读出量气管内剩余气体体积V2。在记录前最好稍等片刻，使封液全部从管壁流下，并将水准瓶内液面与量气管内液面取平，使量气管内压力与大气压力相等。五、数据整理将实验数据依次纪录下表，流冲洗压力P测气体空间和气体体积封液温量取样量油品温度℃变化量ml度℃Q次数次水柱T油序N次mmHgAV下AV中AV/mm012浓度计算：1.分析仪分析后的油气浓度C：C=△V/Vi+(Ps+Pm)/Pa *V2/V,其中：Vi—取样体积V2—剩余体积4

4 附：气体分析仪的操作步骤（气体分析仪如下图简示） 准备：分析仪使用前，应使吸收瓶内的煤油界面位于 0-0 标记线处，为此关闭吸收瓶上 的考克 5 和梳形分配管上的进气考克 6，打开考克 7，使量气管接通大气。然后提高水准瓶， 使封液压入量气管，从而排走其内的气体。当量气管内液面上升到一定高度后，关闭考克 7， 打开吸收瓶上的考克 5，并缓慢下降水准瓶，随着量气管内封液的下降，煤油液面上升，调 节水准瓶的位置，使煤油液面上升到 0-0 标记线处，关闭考克 5。 冲洗：打开考克 7，接通大气，提高水准瓶使量气管内废气排到大气中去，关闭考克 7。 再旋转考克 6，使量气管与油罐连通，打开油罐上的取样考克，这时应缓慢降低水准瓶，采 取 100 毫升试样冲洗梳形分配管，取一次样冲洗一次，冲洗完后将废气排入大气。 取样：如果要求从量气管上读出取样刻度为 100 毫升，考虑到梳形分配管的死角体积 （3.5ml），那么取样体积 V1 实际为 103.5 毫升，为使量气管内压力与大气压力相等，应将 水准瓶内液面与量气管内液面取齐，并在量气管中液面保持稳定后，再关闭考克 6。 分析：气样取好以后，先提高水准瓶，检查确认考克 7 已关死后再打开考克 5，这样气 体就压入吸收瓶与煤油接触。上下移动水准瓶数次（约 20~30 次）煤油就不断吸收混合气中 的油蒸气，直到不吸收为止。所谓不吸收是指再将水准瓶上下移动，量气管内的液面不再变 化，可以认为此时油蒸气吸收完了。否则，继续上下移动水准瓶直到液面不变化为止。然后 将吸收瓶内的煤油调整到 0-0 标记线上，读出量气管内剩余气体体积 V2。在记录前最好稍 等片刻，使封液全部从管壁流下，并将水准瓶内液面与量气管内液面取平，使量气管内压力 与大气压力相等。 五、数据整理 将实验数据依次纪录下表。 测 量 次 序 气体空间和 油品温度℃ 压力 P 流 量 Q 气体体积 变化量 m1 封液温 度℃ 冲洗 取样 次数 t 油 t 下 t 中 t 上 水柱 /mm mmHg 1 △V 下 △V 中 △V 上 t 下 t 中 t 上 N 次 0 1 2 浓度计算： 1．分析仪分析后的油气浓度 C： C=△V/V1+（Ps+Pm）/Pa﹡V2/V1 其中：V1— 取样体积 V2— 剩余体积 接 大 气 接循环水 进气

△V一气体体积变化量△V=Vi-V2Pa一当地大气压Ps一水的饱和蒸气压Pm一煤油的饱和蒸气压2．实测损耗量的计算G, =QpC+AOp'C式中：Q油罐呼出的气体体积AQ冲洗和分析完排入大气的体积P=(P+P2)/2起始状态和终了状态油蒸汽密度的平均值C=(C,+C,)/2起始状态和终了状态油蒸汽浓度的平均值p=(6p。+2p+2p,)/10原始状态和终了态油蒸汽密度的平均值=(6c+2c,+2c,)/10原始状态和终了状态油蒸汽浓度的平均值p=M,P, /(RT)式中：M,油品的分子量，R通用气体常数，T绝对温度3．理论损耗值的计算CM,G, =[V(1-c)P-(1-C)],T'1-CRPo式中：V油罐气体空间体积C=(C, +C,)/22油蒸汽浓度平均值六、填写实验报告5

5 △V —气体体积变化量 △V=V1-V2 Pa— 当地大气压 Ps—水的饱和蒸气压 Pm—煤油的饱和蒸气压 2．实测损耗量的计算 G Q C Q C 1 = +     式中：Q 油罐呼出的气体体积 △Q 冲洗和分析完排入大气的体积 1 2    = + ( ) / 2 起始状态和终了状态油蒸汽密度的平均值 1 2 C C C = + ( ) / 2 起始状态和终了状态油蒸汽浓度的平均值 0 1 2      = + + (6 2 2 ) /10 原始状态和终了态油蒸汽密度的平均值 0 1 2 c c c c  = + + (6 2 2 ) /10 原始状态和终了状态油蒸汽浓度的平均值 /( )  = M P RT Y a 式中：My 油品的分子量，R 通用气体常数，T 绝对温度 3．理论损耗值的计算 0 2 2 0 2 0 2 [ (1 ) (1 ) ] 1 C M y G V c C T C R    = − − − − 式中：V 油罐气体空间体积 1 2 C C C = + ( ) / 2 油蒸汽浓度平均值 六、填写实验报告

武汉理工大学能动学院船机运用工程实验室量气法测定小呼吸蒸发损耗实验报告专业班级成绩姓名实验日期一、实验原理二、实验装置三、实验步骤（简述）四、实验记录冲洗气体空间和气体体积压力流量封液温度油品温度变化量取样次数测量AV4VAV次序PQ%t上t#下［中L下L上N次下中上C℃CCCCSmmHgmlmlml0-2

6 武汉理工大学能动学院 船机运用工程实验室量气法测定小呼吸蒸发损耗实验报告 专业 班级 姓名 成绩 实验日期 一、实验原理 二、实验装置 三、实验步骤（简述） 四、实验记录 测量 次序 气体空间和 油品温度 压力 流量 气体体积 变化量 封液温度 冲洗 取样次数 t 油 ℃ t 下 ℃ t 中 ℃ t 上 ℃ P mmHg Q 1 △V 下 m1 △V 中 m1 △V 上 m1 t 下 ℃ t 中 ℃ t 上 ℃ N 次 0 1 2

五、实验结果1、分析仪分析后的油气浓度计算2、实测损耗量的计算3、理论损耗值的计算4、计算相对误差5、误差分析六、指导教师意见7

7 五、实验结果 1、分析仪分析后的油气浓度计算 2、实测损耗量的计算 3、理论损耗值的计算 4、计算相对误差 5、误差分析 六、指导教师意见