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1、2013-2014學(xué)年下學(xué)期熱能與動力工程專業(yè)實驗指導(dǎo)第 頁2.5 穩(wěn)態(tài)態(tài)平板法法測定絕絕熱材料料導(dǎo)熱系系數(shù)2.5.1 實驗?zāi)磕康?. 鞏鞏固和深深化穩(wěn)態(tài)態(tài)導(dǎo)熱過過程的基基本理論論,學(xué)習(xí)習(xí)用平板板法測定定絕熱材材料導(dǎo)熱熱系數(shù)。2. 測測定實驗驗材料的的導(dǎo)熱系系數(shù)。3. 確確定實驗驗材料導(dǎo)導(dǎo)熱系數(shù)數(shù)與溫度度的關(guān)系系。2.5.2 實驗原原理穩(wěn)態(tài)平板板法是一一種應(yīng)用用一維穩(wěn)穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱熱過程的的基本原原理來測測定材料料導(dǎo)熱系系數(shù)的方方法,可可以用來來進行導(dǎo)導(dǎo)熱系數(shù)數(shù)的測定定試驗,測定材材料的導(dǎo)導(dǎo)熱系數(shù)數(shù)及其和和溫度的的關(guān)系。試驗設(shè)備備是根據(jù)據(jù)在一維維穩(wěn)態(tài)情情況下通通過平板板的導(dǎo)熱熱量和平平板兩面面的溫差
2、差成正比比,和平平板的厚厚度成正比比,以及及和導(dǎo)熱熱系數(shù)成正比比的關(guān)系系來設(shè)計計的。我們知道道,通過過薄壁平平板(壁壁厚小于于十分之之一壁長長和壁寬寬)的穩(wěn)穩(wěn)定導(dǎo)熱熱量為 W (1)測定時,如果將將平板兩兩面的溫溫差、平平板厚度度、垂直直熱流方方向的導(dǎo)導(dǎo)熱面積積F和通過過平板的的熱流量量Q測定以以后,就就可以根根據(jù)下式式得出導(dǎo)導(dǎo)熱系數(shù)數(shù):(2)需要指出出,上式式所得的的導(dǎo)熱系系數(shù)是在在當(dāng)時的的平均溫溫度下材材料的導(dǎo)導(dǎo)熱系數(shù)數(shù)值,此此平均溫溫度為:(3)在不同的的溫度和和溫差條條件下測測出相應(yīng)應(yīng)的值,然后將將值標(biāo)在在坐標(biāo)圖圖內(nèi),就就可以得得出 的的關(guān)系曲曲線。 2.5.3 實驗裝裝置穩(wěn)態(tài)平板板法
3、測定定材料導(dǎo)導(dǎo)熱系數(shù)數(shù)裝置圖圖如圖22.5.1所示示。被試驗材材料做成成兩塊方方形薄壁壁平板試試件,面面積為22702700 mmm2,實際導(dǎo)導(dǎo)熱計算算面積FF為20002200mmm2,平板板厚度為為mm2(實測測),平平板試件件分別被被夾緊在在加熱器器的上、下熱面面和上、下水套套的冷面面之間。加熱器器的上下下面和水水套與試試件的接接觸面都都設(shè)有銅銅板,以以使溫度度均勻。利用薄薄膜式加加熱片來來實現(xiàn)對對上、下下試件熱熱面的加加熱,而而上下水水套的冷冷卻面是是通過循循環(huán)冷卻卻水(或或自來水水)來實實現(xiàn)的。在中間間2000 2200mmm2部位上上安設(shè)的的加熱器器為主加加熱器。為了使使主加熱熱器
4、的熱熱量能夠夠全部單單向通過過上下兩兩個試件件,并通通過水套套的冷水水帶走,在主加加熱器四四周(即即2000 2200mmm2之外的的四側(cè))設(shè)有四四個輔助助加熱器器,測試試時控制制使主加加熱器以以外的四四周保持持與中間間主加熱熱器的溫溫度相一一致,以以免熱流流量向旁旁側(cè)散失失。主加加熱器的的中心溫溫度 (或)和和水套冷冷面的中中心溫度度 (或或)用四四個鎳鉻鉻-康銅銅熱電偶偶埋設(shè)在在銅板上上來測量量:輔助助加熱器器1和輔輔助加熱熱器2的的熱面也也分別設(shè)設(shè)置兩個個輔助鎳鎳鉻-康康銅熱電電偶和(埋設(shè)設(shè)在銅板板的相應(yīng)應(yīng)位置上上)。其其中輔助助熱電偶偶(或)接接到溫度度巡檢儀儀上,與與主加熱熱器中心心
5、的主熱熱電阻 (或)的溫度度相比較較,通過過跟蹤調(diào)調(diào)節(jié)使全全部輔助助加熱器器都跟蹤蹤與主加加熱器的的溫度相相一致。而在試試驗進行行時,可可以通過過熱電阻阻 (或或)和熱熱電 (或)測測量出一一個試件件的兩個個表面的的中心溫溫度。也也可以再再測量一一個輔助助熱電阻阻的溫度度,以便便與主熱熱電阻的的溫度相相比較,從而了了解主、輔加熱熱器的控控制和跟跟蹤情況況。溫度度是利用用萬能信信號輸入入8電巡巡檢儀測測量的,主加熱熱器的電電功率可可以用直直流穩(wěn)壓壓電源的的電壓表表和電流流表來測測量。圖2.55.1 穩(wěn)態(tài)平平板法測測定材料料導(dǎo)熱系系數(shù)裝置置圖1. 水水冷箱;2. 輔助加加熱器;3. 主加熱熱器;4
6、4. 銅銅板;55. 試試件實驗臺主主要參數(shù)數(shù):1. 主主加熱器器電阻值值:1000 2. 輔加熱熱器(每每個)電電阻值:42253. 熱熱電偶:E型 4. 試件件最高加加熱溫度度:8805. 主主加熱器器電壓直直流: 0550V,電流002AA(可調(diào)調(diào))6. 輔輔助加熱熱器電壓壓直流:0550V,電流002AA(可調(diào)調(diào))2.5.4 實驗方方法與步步驟1. 將將兩個平平板試件件仔細(xì)地地安裝在在加熱器器的上下下面,試試件表面面應(yīng)與銅銅板嚴(yán)密密接觸,不應(yīng)有有空隙存存在。在在試件、加熱器器和水套套等安裝裝入位后后,加壓壓一定的的重物,以使它它們都能能緊密接接觸。2. 聯(lián)聯(lián)接和仔仔細(xì)檢查查各接線線電路
7、。將主加加熱器的的兩根導(dǎo)導(dǎo)線接到到儀表箱箱的主加加熱器電電源接線線端子上上,同樣樣將輔助助加熱器器的兩根根導(dǎo)線接接到儀表表箱的輔輔助加熱熱器電源源接線端端子上。將測溫溫?zé)犭娕寂嫉膶?dǎo)線線接到配配電箱對對應(yīng)的接接線端子子上。關(guān)關(guān)閉主、輔加熱熱電源開開關(guān)及水水泵開關(guān)關(guān);打開開總電源源開關(guān),并檢查查各熱電電阻信號號(溫度度)是否否正常(基本一一致)。3. 打打開水泵泵開關(guān),檢查冷冷卻水水水泵及其其通路能能否正常常工作,調(diào)節(jié)水水閥門開開度應(yīng)盡盡量一致致。 4. 接接通主加加熱器電電源,并并調(diào)節(jié)到到合適的的電壓(建議由由低至高高間隔55V或110V逐逐漸分段段加熱),開始始加溫,然后開開啟輔助助加熱電電源
8、使加加溫電壓壓與主加加熱器電電壓接近近,一段段時間后后,觀察察輔助加加熱面的的溫度是是否與主主加熱面面的溫度度一致,然后適適當(dāng)調(diào)整整輔助加加熱器的的電壓(高則降降低、低低則增加加)來跟跟蹤調(diào)整整使主、輔加熱熱溫度相相一致。在加溫溫過程中中,可通通過各測測溫點的的測量值值來控制制和了解解加熱情情況。開開始時,可先不不啟動冷冷水泵,待試件件的熱面面溫度達(dá)達(dá)到一定定水平后后,再啟啟動水泵泵(或接接通自來來水),向上下下水套通通入冷卻卻水。試試驗經(jīng)過過一段時時間后,試件的的熱面溫溫度和冷冷面溫度度開始趨趨于穩(wěn)定定。在這這個過程程中可以以適當(dāng)調(diào)調(diào)節(jié)主加加熱器電電源、輔輔助加熱熱器電源源的電壓壓,使其其更
9、快或或更利于于達(dá)到穩(wěn)穩(wěn)定狀態(tài)態(tài)。待溫溫度基本本穩(wěn)定后后,就可可以每隔隔一段時時間進行行一次電電功率WW(或電電壓V和電流流I)讀數(shù)數(shù)記錄和和溫度測測量,從從而得到到穩(wěn)定的的測試結(jié)結(jié)果。5. 一一個工況況實驗后后,可以以將設(shè)備備調(diào)到另另一工況況,既調(diào)調(diào)節(jié)主加加熱器功功率后,再按上上述方法法進行測測試得到到另一工工況的穩(wěn)穩(wěn)定測試試結(jié)果。調(diào)節(jié)的的電功率率不宜過過大,一一般在55100W為宜宜。6. 根根據(jù)實驗驗要求,進行多多次工況況的測試試。(工工況以從從低溫到到高溫為為宜)。7. 測測試結(jié)束束后,先先切斷加加熱器電電源,經(jīng)經(jīng)過100分鐘左左右再關(guān)關(guān)閉水泵泵(或停停放自來來水)。2.5.5 實驗數(shù)數(shù)
10、據(jù)及處處理試件材料料: 試件件厚度:mm試件外型型尺寸: mmm2 導(dǎo)熱熱計算面面積F:mm2表2.55.1 穩(wěn)態(tài)平平板法測測定導(dǎo)熱熱系數(shù)實實驗記錄錄計算表表 測讀時間熱面溫度度冷面溫度度輔助加熱熱器/主加熱器器/U/VI/A注:(11)導(dǎo)熱熱量(即即主加熱熱器的電電功率):Q= UUI W其中,UU 主加熱熱器的電電壓值,V;I 主加熱熱器的電電流值,A。由于設(shè)備備為雙試試件型,導(dǎo)熱量量向上下下兩個試試件(試試件1和和試件22)傳導(dǎo)導(dǎo),所以以 W (2)試試件兩面面的溫差差:其中,試件件的熱面面溫度(即或),試件件的冷面面溫度(即或), (3)平平均溫度度為: 所所以,平平均溫度度為時的的導(dǎo)
11、熱系系數(shù):2.5.6 實驗分分析將不同平平均溫度度下測定定的材料料導(dǎo)熱系系數(shù)在坐坐標(biāo)中得得出的關(guān)關(guān)系曲線線,并求求出的關(guān)關(guān)系式。2.6 非穩(wěn)穩(wěn)態(tài)(準(zhǔn)準(zhǔn)穩(wěn)態(tài))法測材材料的導(dǎo)導(dǎo)熱性能能2.6.1 實驗?zāi)磕康?. 本本實驗屬屬于創(chuàng)新新型實驗驗,要求求學(xué)生自自己選擇擇不同原原料、按按照不同同配比進進行加工工出新型型實驗材材料,并并對該材材料的熱熱物性(密度、導(dǎo)熱系系數(shù)、比比熱容、熱擴散散率)進進行實驗驗測量。2. 測測量絕熱熱材料(不良導(dǎo)導(dǎo)體)的的導(dǎo)熱系系數(shù)和比比熱,掌掌握其測測試原理理和方法法。3. 掌掌握使用用熱電偶偶測量溫溫差的方方法。2.6.2 實驗原原理本實驗是是根據(jù)第第二類邊邊界條件件,無
12、限限大平板板的導(dǎo)熱熱問題來來設(shè)計的的。設(shè)平平板厚度度為2,初始始溫度為為t0,平板板兩面受受恒定的的熱流密密度qc均勻加加熱(見見圖2.6.11)。圖2.6.1 第二類邊界條件無限大平板導(dǎo)熱的物理模型根據(jù)導(dǎo)熱熱微分方方程式、初始條條件和第第二類邊邊界條件件,對于于任一瞬瞬間沿平平板厚度度方向的的溫度分分布t(x,)可由由下面方方程組解解得; 方程組組的解為為:方程組的的解為: (1) 式中,時時間,ss; 平平板的導(dǎo)導(dǎo)熱系數(shù)數(shù),w/m;平板板的熱擴擴散率,m2/s;,nn=1,2,33,;F0 ,傅傅立葉準(zhǔn)準(zhǔn)則數(shù);t0初初始溫度度();沿xx方向從從端面向向平板加加熱的恒恒定熱流流密度,w/m
13、m2。隨著時間間的延長長,F(xiàn)0數(shù)變大大,式(1)中中級數(shù)和和項愈小小。當(dāng)FF00.5時,級數(shù)項項和變得得很小,可以忽忽略,式式(1)變成: (2)由此可見見,當(dāng)FF00.5后,平板各各處溫度度和時間間成線性性關(guān)系,溫度隨隨時間變變化的速速率是常常數(shù),并并且到處處相同。這種狀狀態(tài)稱為為準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)態(tài)。在準(zhǔn)態(tài)時時,平板板中心面面x=0處處的溫度度為: (2)平板加熱熱面x=處為: (3)此兩面的的溫差為為: (4)如已知qqc和,再測測出tt,就可可以由式式(4)求出導(dǎo)導(dǎo)熱系數(shù)數(shù): (55)實際上,無限大大平板是是無法實實現(xiàn)的,實驗總總是用有有限尺寸寸的試件件。一般般可認(rèn)為為,試件件的橫向向尺寸為為厚度
14、的的6倍以以上時,兩側(cè)散散熱試件件中心的的溫度影影響可以以忽略不不計。試試件兩端端面中心心處的溫溫度差就就等于無無限大平平板兩端端面的溫溫度差。根據(jù)勢平平衡原理理,在準(zhǔn)準(zhǔn)態(tài)時,有: (66)式中,F(xiàn)F試試件的橫橫截面,m2;c試試件的比比熱,JJ/kgg;試試件的密密度,kkg/mm3;準(zhǔn)準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)時時的溫升升速率,/s。由上式可可得比熱熱: (7)實驗時,以試件件中心處處為準(zhǔn)。按定義,材料的的導(dǎo)溫系系數(shù)可表表示為 m22/s (8)綜上所述述,應(yīng)用用恒熱流流準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)態(tài)平板法法測試材材料熱物物性時,在一個個實驗上上可同時時測出材材料的三三個重要要熱物性性導(dǎo)熱系系數(shù)、比比熱容和和導(dǎo)溫系系數(shù)。2.6.3
15、 實驗裝裝置實驗設(shè)備備包括破破碎機、攪拌機機、烘干干機、電電子天平平、非穩(wěn)穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱熱儀、計計算機和和實驗控控制軟件件。實驗驗裝置本本體如圖圖2.66.2所所示。圖2.66.2 實驗裝裝置本體體實驗時,將四個個試件迭迭放在一一起,分分別在試試件1和和2及試試件3和和4之間間放入加加熱器11和2,試件和和加熱器器要對齊齊。熱電電偶放在在試件22的兩側(cè)側(cè),熱電電偶測溫溫頭要放放在試件件中心部部位。放放好絕熱熱層后,適當(dāng)加加以壓力力,以保保持各試試件之間間接觸良良好。1. 加加熱器采用高電電阻康銅銅箔平面面加熱器器,康銅銅箔厚度度僅為220mm,加上上保護箔箔的絕緣緣薄膜,總共只只有700m。其電阻阻
16、值穩(wěn)定定,在001000范圍內(nèi)內(nèi)幾乎不不變。加加熱器的的面積和和試件的的端面積積相同,也是1145mmm1145mmm的正正方形。兩個加加熱器的的電阻值值應(yīng)盡量量相同,相差應(yīng)應(yīng)在0.1%以以內(nèi)。2. 絕絕熱層用導(dǎo)熱系系數(shù)比試試件小的的材料作作絕熱層層,力求求減少熱熱量通過過,使試試件1,4與絕絕熱層的的接觸面面接近絕絕熱。這這樣,可可假定式式(5)中的熱熱量qc等于加加熱器發(fā)發(fā)出熱量量的0.5倍。3. 熱熱電偶利用熱電電偶測量量試件22兩面的的溫差及及試件22、3接接觸面中中心處的的溫升速速率,熱熱電偶由由0.11mm的的康銅絲絲制成。 2.6.4 實驗方方法與步步驟1. 選選用不同同原料,進
17、行破破碎加工工,按照照不同配配比,攪攪拌混合合均勻,加工成成1500mm1500mm,厚(1020mmm)的的材料,放在烘烘干機內(nèi)內(nèi)烘干。2. 用用卡尺測測量試件件的尺寸寸:面積積F和厚度度,并用用天平稱稱其稱重重。3. 按按圖2放放好試件件、加熱熱器和熱熱電偶,接好電電源,接接通穩(wěn)壓壓器,并并將穩(wěn)壓壓器預(yù)熱熱10分分鐘。4. 接接通加熱熱器開關(guān)關(guān),給加加熱器通通以恒定定電流。同時啟啟動秒表表,每隔隔一分鐘鐘測讀一一組數(shù)值值。經(jīng)過過一段時時間后(隨所測測材料而而不同,一般為為1020分分鐘),系統(tǒng)進進入準(zhǔn)狀狀態(tài),兩兩個熱電電偶的溫溫差(即即(5)式中的的t)幾乎乎保持不不變,并并記下加加熱器的
18、的電源值值U、I。5. 第第一次實實驗結(jié)束束,將加加熱器開開關(guān)切斷斷,取下下試件及及加熱器器,用電電扇將加加熱器吹吹涼,待待其和室室溫平衡衡后才能能繼續(xù)作作下一次次實驗。試件不不能連續(xù)續(xù)做實驗驗,必須須經(jīng)過四四小時以以上放置置,使其其冷卻至至與室溫溫平衡后后,才能能再作下下一次實實驗。6. 實實驗全部部結(jié)束后后,必須須切斷電電源,一一切恢復(fù)復(fù)原狀。2.6.5 實驗數(shù)數(shù)據(jù)及處處理1. 實實驗記錄錄:實驗裝置置名稱: 實實驗臺號號:試件名稱稱: 試件厚厚度 =mmm 試材材面積=mm2 試件重量量:g 試試件密度度=/mm3 室溫=加熱電壓壓U=V 加熱器器電流II=A 表2.66.1 實驗數(shù)數(shù)據(jù)
19、記錄錄表時間/s熱面溫度度t2/冷面溫度度t1/時間/s熱面溫度度t2/冷面溫度度t1/時間/s熱面溫度度t2/冷面溫度度t1/2. 結(jié)結(jié)果計算算: a熱熱流密度度qc b準(zhǔn)準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)時時的溫差差t(平均均值) c準(zhǔn)準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)時時的溫升升速率 然后,即可計計算出試試件的導(dǎo)導(dǎo)熱系數(shù)數(shù)、比熱熱c和熱擴擴散率aa。第 頁2.7 空氣氣橫掠管管束時的的強迫對對流換熱熱實驗2.7.1 實驗?zāi)磕康?. 測測定空氣氣橫掠管管束時的的平均換換熱系數(shù)數(shù),并將將實驗數(shù)數(shù)據(jù)整理理成準(zhǔn)則則方程式式;2. 熟熟悉實驗驗原理及及裝置,掌握測測定流速速、熱流流量、溫溫度的方方法。3. 通通過對實實驗數(shù)據(jù)據(jù)的綜合合整理,進一步步了解
20、相相似理論論的應(yīng)用用。2.7.2 實驗原原理1. 根根據(jù)牛頓頓冷卻公公式,壁壁面平均均換熱系系數(shù)為: (1)式中,管壁壁平均換換熱系數(shù)數(shù),W/m2;管壁壁平均溫溫度,取取所有管管束測得得的溫度度的平均均,; 流體的的平均溫溫度,取取空氣進進口與出出口溫度度的平均均,; 管壁的的換熱面面積,; 對對流換熱熱量,WW。本實驗采采用電加加熱,電電加熱器器所產(chǎn)生生的總熱熱量,除除了以對對流方式式由管壁壁傳給空空氣外,還有一一部分是是以輻射射方式傳傳出。因因此,對對流換熱熱量Qc為 (22) (3)式中,QQr 輻射射換熱量量,W;W 加熱熱電功率率,W; 試試管表面面黑度,=0.600.7; 絕絕對黑
21、體體輻射系系數(shù),。2. 根根據(jù)相似似理論,流體強強制流過過物體時時的傳熱熱系數(shù)與與流體流流速、物物體幾何何參數(shù)、物體間間的相對對幾何位位置以及及物性等等的關(guān)系系可用下下列準(zhǔn)數(shù)數(shù)方程式式描述: (44)實驗研究究表明,空氣橫橫向流過過管束表表面時,由于空空氣普郎郎特數(shù)(Pr=00.7)為常數(shù)數(shù),故一一般可將將上式簡簡化成,進一步步整理成成下列的的指數(shù)形形式: (5)式中,k 均為常常數(shù),由由實驗確確定;Nu 努努塞爾準(zhǔn)準(zhǔn)則數(shù),;Re 雷雷諾準(zhǔn)則則數(shù),RRe上述各準(zhǔn)準(zhǔn)則中,實實驗管外外徑,作作為定性性尺寸,m;空氣氣導(dǎo)熱系系數(shù),由由定性溫溫度查表表確定,W/mm;空氣氣流過實實驗管最最窄截面面處流
22、速速,m/s;空氣氣運動粘粘度,由由定性溫溫度查表表確定,m2/s。(1)定定性溫度度:空氣氣邊界層層平均溫溫度tm=。式中,ttw 實驗驗管壁面面平均溫溫度,;tf 空氣平平均溫度度,取空空氣進口口與出口口溫度的的平均,tf =,。(2)空空氣流速速的計算算 采用畢畢托管在在測速段段截面中中心點進進行測量量,測得得的動壓壓頭為,則空氣氣流速為為: (66)式中,畢托托管測得得的動壓壓頭,PPa;空氣氣的密度度,由畢畢托管處處的空氣氣溫度(即空氣氣進口溫溫度)查查表確定定,kggm33;由上式計計算所得得的流速速是測速速截面處處的流速速,而準(zhǔn)準(zhǔn)則式中中的流速速是指流流體流過過實驗管管最窄截截面
23、的流流速,由由連續(xù)性性方程: (7) (8)式中,uu 畢托托管測速速處流體體流速,m/ss;F速 測測速處流流道截面面積,mmm2;F束 測測試管束束處流道道截面積積,mmm2;L 實驗驗管有效效管長,mm;d 實驗驗管外徑徑,mmm;m 測試試管束處處實驗管管數(shù)。3. 本本實驗的的任務(wù)在在于確定定C與k的數(shù)值值,首先先使空氣氣流速一一定,然然后測定定有關(guān)的的數(shù)據(jù):電功率率W、管壁壁溫度ttw、空氣氣進口溫溫度tf1、空氣氣出口溫溫度tf2、畢托管管動壓頭頭為。至至于和在實驗驗中無法法直接測測得,可可通過計計算求得得,而物物性參數(shù)數(shù)可在有有關(guān)書中中查得。得到一一組數(shù)據(jù)據(jù)后,可可得一組組Re、
24、Nu值值;改變變空氣流流速來改改變Ree值,重復(fù)測測量便可可得到一一系列數(shù)數(shù)據(jù),再再得一組組Re、Nu值值。在雙對數(shù)數(shù)坐標(biāo)紙紙上,以以Nu為縱縱軸,RRe為橫橫軸,將將各工況況點出,它們的的規(guī)律可可近似地地用一直直線表示示: (99)則Nu和和Re之間間的關(guān)系系可近似似表示為為一指數(shù)數(shù)方程的的形式: (110)為直線的的截距,k為直線線的斜率率,取直直線上的的兩點,即可得得(11) 注意:為減少少取點誤誤差起見見,可多多取一些些點,得得出多對對C、k值,然然后取其其平均值值作為最最后的CC、k值。 2.7.3 實驗裝裝置圖2.77.1 對流流換熱綜綜合實驗驗臺1. 電電源開關(guān)關(guān);2. 儀表表開
25、關(guān);3. 交流供供電開關(guān)關(guān);4. 交流流調(diào)壓旋旋鈕;55. 直直流大功功率電源源; 66. 壓壓差表;7. 交交流功率率表;88. 電電流表;9. 電壓表表;100. 十十六路溫溫度巡檢檢儀;111. 四路溫溫度巡檢檢儀;112. 畢托管管;13. 風(fēng)道;14. 熱電電偶(測測來流溫溫);115. 熱電偶偶(測管管壁溫);166. 管管束試件件(順、叉排);17. 交流供供電電極極;188. 變變頻器圖2.77.2 管束束的排列列及尺寸寸圖2.77.3 翅片片管尺寸寸2.7.4 實驗方方法與步步驟1. 連連接并檢檢查所有有線路和和設(shè)備,在儀表表正常工工作后,關(guān)閉直直流供電電電源!將交流流供電源
26、源開關(guān)打打開,調(diào)調(diào)節(jié)旋紐紐先轉(zhuǎn)至至零位。2. 然然后點擊擊變頻器器的RUUN/SSTOPP鍵,啟啟動風(fēng)機機,然后后調(diào)節(jié)風(fēng)風(fēng)機變頻頻器到110Hzz左右。3. 將將交流電電調(diào)節(jié)旋旋紐轉(zhuǎn)至至適當(dāng)位位置,注注意觀察察控制箱箱面板上上的功率率表,并并逐步提提高輸出出功率,對管束束緩慢加加熱。為為避免損損壞配件件,又能能達(dá)到足足夠的測測溫準(zhǔn)確確度,加加熱功率率大小的的調(diào)整以以使壁面面溫度控控制在880以下為為原則。4. 保保持加熱熱功率不不變,巡巡檢儀上上各溫度度顯示基基本穩(wěn)定定后,記記錄數(shù)據(jù)據(jù)在表11中。5. 再再將風(fēng)機機頻率由由0550Hzz定值遞遞增,每每改變一一次待穩(wěn)穩(wěn)定后可可測到一一組數(shù)據(jù)據(jù)。
27、試驗驗時對每每一種排排列的管管子,空空氣流速速可調(diào)整整5個工工況以上上,都須須保持加加熱功率率不變。溫度的的高低應(yīng)應(yīng)根據(jù)管管子排列列不同及及風(fēng)速大大小適當(dāng)當(dāng)調(diào)整,保持管管壁與空空氣來流流有適當(dāng)當(dāng)?shù)臏夭畈罴纯伞?. 同同時觀察察到畢托托管測速速風(fēng)壓顯顯示。因因此調(diào)壓壓、調(diào)頻頻應(yīng)配合合調(diào)整直直到系統(tǒng)統(tǒng)穩(wěn)定并并便于讀讀取溫度度、風(fēng)壓壓、電功功率。2.7.5 實驗數(shù)數(shù)據(jù)及處處理1. 記記錄和計計算:實驗裝置置名稱: 實實驗臺號號:管束形式式:mmm mm 實實驗管總總數(shù)n=測試管束束處實驗驗管數(shù)mm= 實驗管管外徑dd=mmm 實實驗管有有效長度度L=mmm管壁換熱熱面積=mm2測速處處流道截截面積F
28、F測=mm2測試管束束處流道道截面積積F束=mm2表2.77.1為為實驗數(shù)數(shù)據(jù)記錄錄表,表表2.77.2為為實驗計計算表。2. 在在雙對數(shù)數(shù)坐標(biāo)紙紙上繪出出各實驗驗點,并并求出準(zhǔn)準(zhǔn)則方程程式。2.7.6 注意事事項1. 首首先了解解試驗裝裝置的各各個組成成部分,并熟悉悉儀表的的使用,以免損損壞儀器器。2. 為為確保管管壁溫度度不至超超出允許許的范圍圍,啟動動及工況況改變時時都必須須注意操操作順序序。啟動動電源之之前,先先將電源源調(diào)節(jié)旋旋鈕轉(zhuǎn)至至零位:3. 啟啟動時必必須先開開風(fēng)機,調(diào)整風(fēng)風(fēng)速,然然后對試試驗管通通電加熱熱,并調(diào)調(diào)整到要要求的工工況。注注意電流流表上的的讀數(shù),不允許許超出工工作電
29、流流參考值值。試驗驗完畢時時,必須須先關(guān)加加熱電源源,待試試件冷卻卻后,再再關(guān)風(fēng)機機。實驗次數(shù)數(shù)W/W/Pa管束試件件壁溫/空氣溫度度/123456表2.77.1 實驗驗數(shù)據(jù)記記錄表實驗次數(shù)數(shù)tm/W/mm/m2/s/kgm3Qr/WQc/Wh/W/mm2u/m/ss/m/ssReNulgReelgNuu123456表2.77.2 實驗驗計算表表PAGE 12.8 中溫溫法向輻輻射時物物體黑度度的測定定2.8.1 實驗?zāi)磕康挠帽容^法法,定性性地測量量中溫輻輻射時物物體黑度度。2.8.2 實驗原原理1. 由由n個物物體組成成的輻射射換熱系系統(tǒng)中,利用凈凈輻射法法,可以以求物體體i的凈凈換熱量量Q
30、nett.i (1)式中, Qneet.ii i面的凈凈輻射換換熱量;Qabss.i i面從其其他表面面的吸熱熱量;Qe.iii面本身身的輻射射熱量; i面的黑黑度(或或稱發(fā)射射率);Xk,II k面對i面的角角系數(shù); Eefff.kk面有效效的輻射射力;Eb.ii i面的黑黑體輻射射力; i面的吸吸收率;Fi i面的輻輻射面積積。2. 根根據(jù)本實實驗的設(shè)設(shè)備情況況,如圖圖2.88.1所所示,可可以作如如下假定定:(1)熱熱源1和和傳導(dǎo)圓圓筒2為為黑體。(2)熱熱源1、傳導(dǎo)圓圓筒2、待測物物體(受受體)33,它們們表面上上的溫度度均勻。圖2.88.1 輻射換換熱簡圖圖1. 熱熱源;22. 傳傳
31、導(dǎo)圓筒筒;3. 待測測物體在這種特特定條件件下,由由凈輻射射法得出出待測物物體3的的凈輻射射換熱量量:(2)根據(jù)角系系數(shù)的互互換性FF2X2,33= F3X3,22,又F1= F3;3=;X3,22=X1,22,得: (33)由于受體體3與環(huán)環(huán)境主要要以自然然對流方方式換熱熱,因此此: (4)式中,對流流換熱系系數(shù);待測測物體(受體)溫度;室室內(nèi)環(huán)境境溫度。由(3)、(44)式得得: (5)當(dāng)熱源11和傳導(dǎo)導(dǎo)圓筒22的表面面溫度一一致時,Eb.11=Eb.22 ,并并考慮到到體系11、2、3為封封閉系統(tǒng)統(tǒng),則: (6)由此,(5)式式可寫成成: (77)式中,稱稱為斯蒂蒂芬-玻玻爾茨曼曼常數(shù),
32、其值為為5.77100-8。對不同待待測物體體(受體體)a,b的黑黑度為: (8) (9)由于外部部實驗條條件相同同,可假假設(shè),則: (10)當(dāng)b為黑黑體時,1,(100)式可可寫成: (11)2.8.3 實驗裝裝置實驗裝置置簡圖如如圖2.8.22所示:圖2.88.2 實驗裝裝置簡圖圖1. 調(diào)調(diào)壓器;2. 測溫轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換開關(guān)關(guān); 3. 數(shù)顯溫溫度計;4. 接線柱柱;5. 導(dǎo)導(dǎo)軌;66. 受受體;77. 傳傳導(dǎo)體;8. 熱熱源;99. 導(dǎo)導(dǎo)軌支架架;10. 熱源電電壓表;11. 接線線柱;12. 測溫接接線柱;13. 電源源開關(guān)熱源腔體體具有一一個測溫溫?zé)犭娕寂?,傳?dǎo)導(dǎo)腔體有有二個熱熱電偶,受體有有
33、一個熱熱電偶,它們都都可通過過琴鍵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換開關(guān)關(guān)來切換換。2.8.4 實驗方方法與步步驟實驗方法法:本實實驗儀器器用比較較法定性性地測定定物體的的黑度,具體方方法是通通過對三三組加熱熱器電壓壓的調(diào)整整(熱源源一組,傳導(dǎo)體體兩組),使熱熱源和傳傳導(dǎo)體的的測量點點恒定在在同一溫溫度上,然后分分別將“待測”(受體體為待測測物體,具有原原來的表表面狀態(tài)態(tài))和“假象黑黑體”(受體仍仍為待測測物體,但表面面薰黑)兩種狀狀態(tài)的受受體在恒恒溫條件件下,測測出受到到輻射后后的溫度度,就可可按公式式計算出出待測物物體的黑黑度。實驗步驟驟:1. 熱熱源腔體體和受體體腔體(使用具具有原來來表面狀狀態(tài)的物物體作為為受體)
34、靠緊傳傳導(dǎo)體。2. 結(jié)結(jié)通電源源,調(diào)整整熱源(加熱 = 1 * ROMAN II)、傳傳導(dǎo)體(加熱 = 2 * ROMAN III、 = 3 * ROMAN IIII)的調(diào)調(diào)溫旋鈕鈕,使熱熱源溫度度在500至1550范圍內(nèi)內(nèi)某一溫溫度,受受熱約440分鐘鐘左右,通過測測溫轉(zhuǎn)換換開關(guān)及及測溫儀儀表測試試熱源和和傳導(dǎo)體體的溫度度,并根根據(jù)測得得的溫度度微調(diào)相相應(yīng)的電電壓旋鈕鈕,使三三點溫度度盡量一一致。3. 系系統(tǒng)進入入恒溫后后(各測測溫點基基本接近近,且在在五分鐘鐘內(nèi)各點點溫度波波動小于于3),開開始測試試受體溫溫度,當(dāng)當(dāng)受體溫溫度五分分鐘內(nèi)的的變化小小于3時,每每隔5分分鐘記下下一組數(shù)數(shù)據(jù)?!?/p>
35、待測”受體實實驗結(jié)束束。4. 取取下受體體,將受受體冷卻卻后,用用松脂(帶有松松脂的松松木)或或蠟燭將將受體薰薰黑,然然后重復(fù)復(fù)以上實實驗,測測得第二二組數(shù)據(jù)據(jù)。2.8.5 實驗數(shù)數(shù)據(jù)及處處理實驗裝置置名稱: 實實驗臺號號:室溫溫= 表表2.88.1 實驗數(shù)數(shù)據(jù)記錄錄表序號熱源溫度度()傳導(dǎo)體溫溫度()受體溫度度()備注1受體為紫紫銅光面面23平均()序號熱源溫度度()傳導(dǎo)體溫溫度()受體溫度度()備注1受體為紫紫銅薰黑黑23平均()將兩組數(shù)數(shù)據(jù)代入入公式(11)即可得得出待測測物體aa的黑度度。2.8.6 注意事事項1. 熱熱源及傳傳導(dǎo)的溫溫度不可可超過1160。2. 每每次做原原始狀態(tài)態(tài)實
36、驗時時,建議議用汽油油或酒精精將待測測物體表表面擦凈凈,否則則,實驗驗結(jié)果將將有較大大出入。煤的工業(yè)業(yè)分析煤是主要要的工業(yè)業(yè)燃料之之一,了了解煤的的質(zhì)量和和種類,對于合合理利用用和選擇擇燃料,節(jié)約能能源是十十分重要要的。煤煤的工業(yè)業(yè)分析與與元素分分析不同同,它不不需要復(fù)復(fù)雜的儀儀器設(shè)備備,在一一般的實實驗室中中均可進進行,因因此掌握握煤的工工業(yè)分析析方法,在煤的的工業(yè)應(yīng)應(yīng)用中有有著普遍遍意義。3.1.1 實驗?zāi)磕康恼莆彰旱牡墓I(yè)分分析方法法,并由由此了解解判別煤煤的種類類和質(zhì)量量。3.1.2 實驗原原理煤的工業(yè)業(yè)分析是是測定煤煤的水分分、灰分分、揮發(fā)發(fā)分產(chǎn)率率和固定定碳的質(zhì)質(zhì)量百分分含量。在測
37、定定揮發(fā)分分產(chǎn)率的的同時,利用坩坩堝中殘殘留的焦焦渣的特特征,可可以初步步鑒定煤煤的粘結(jié)結(jié)性。煤煤的工業(yè)業(yè)分析主主要是采采用干燥燥和加熱熱等方法法。(對對于液體體燃料只只作水分分和灰分分的測定定。由于于它的可可燃成分分與固體體燃料不不同,在在受熱時時,極易易完全轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為氣氣態(tài),所所以不作作揮發(fā)分分和固定定碳的測測定。)3.1.3 實驗裝置置1. 帶帶蓋的稱稱量瓶22個,其其直徑為為40毫毫米,高高25毫毫米和220毫升升揮發(fā)坩坩堝2個個。2. 精精度為萬萬分之一一克的電電子天平平一臺、精度為為十分之之一克的的電子秤秤一臺。3. 玻玻璃干燥燥器一個個,干燥燥劑為無無水氯化化鈣。4. 溫溫度高于于
38、1100并帶有有調(diào)溫裝裝置的電電烘箱一一臺。5. 能能加熱到到9000以上并并帶有溫溫度控制制裝置的的馬弗電電爐一臺臺。6. 淺淺盤兩個個。3.1.4 實驗內(nèi)內(nèi)容及步步驟:1.煤的的水分測測定煤的水分分包括外外在水分分和內(nèi)在在水分。吸附或或凝聚在在煤顆粒粒內(nèi)部的的毛細(xì)孔孔中的水水稱為內(nèi)內(nèi)在水分分;附著著在煤顆顆粒表面面上的水水,稱為為外在水水分。(1)外外在水分分(表面面水分)的測定定將盛有煤煤樣的試試樣瓶取取來,煤煤樣粒度度為小于于13mmm,量量不少于于5000g;搖搖動數(shù)分分鐘使之之混合均均勻,然然后把瓶瓶蓋打開開,取出出約2000g試試樣放入入淺盤中中測定質(zhì)質(zhì)量(電電子秤應(yīng)應(yīng)精確到到0
39、.11g)。將煤樣樣散置放放在淺盤盤中,厚厚度約110mmm,隨即即放入溫溫度為770880的干燥燥箱內(nèi),烘干至至質(zhì)量變變化在每每小時內(nèi)內(nèi)不超過過1%為為止。取取出試樣樣再在室室溫下自自然干燥燥24hh,再稱稱質(zhì)量。按下式式計算表表面水分分(外在在水分): (1)式中,干燥燥后煤樣樣的質(zhì)量量,g;原始始煤樣的的質(zhì)量,g。(2)內(nèi)內(nèi)在水分分的測定定(分析析基水分分)(指指空氣干干燥煤樣樣的水分分含量)煤的試樣樣需按規(guī)規(guī)定的取取樣方法法取得,然后在在空氣中中風(fēng)干粉粉碎,粉粉碎后粒粒度應(yīng)通通過600網(wǎng)目的的篩孔(煤樣粒粒度在00.2mmm以下下)。用用瓶嚴(yán)密密封好(該試樣樣稱為分分析試樣樣),以以備
40、下項項試驗用用。選好稱量量瓶,并并用精度度為萬分分之一克克的電子子天平稱稱其重量量;將試樣放放入瓶中中,搖動動數(shù)次后后再將試試樣取出出1克左左右,放放入稱量量過的稱稱 量量瓶中,然后稱稱其重量量;輕輕搖動動稱量瓶瓶中之試試樣,打打開蓋子子放入溫溫度為11051110的電烘烘箱中干干燥1hh;試樣在電電烘箱中中干燥11小時后后取出,并立即即蓋上蓋蓋子,置置于干燥燥器中冷冷卻至室室溫(約約20mmin)后稱重重;稱重后,再放入入到電烘烘箱中干干燥0.5h,取出后后稱重。如果前前后兩次次稱得的的重量差差小于00.0001克,則以最最后一次次稱量結(jié)結(jié)果為依依據(jù),求求出試樣樣之減量量。若大大于0.001
41、1克則還還需重復(fù)復(fù)步驟44。由下式求求出煤樣樣的水分分百分含含量:去掉% (2)同一試樣樣同時做做兩個,其允許許誤差為為0.22%以內(nèi)內(nèi),取平平均值。煤中全水水分百分分含量: (33)煤的應(yīng)用用基,可可通過所所測得的的表面水水分及分分析水分分按下式式計算,即空氣氣干燥基基(分析析基)換換算成應(yīng)應(yīng)用基(為全水水): (44)2. 揮揮發(fā)分產(chǎn)產(chǎn)率的測測定將試樣取取出1克克左右,放入稱稱量過的的揮發(fā)坩坩堝中,坩堝蓋蓋好蓋子子,置于于溫度9920的馬弗弗電爐中中加熱77分鐘;坩堝取出出后,在在空氣中中冷卻,冷卻時時間不超超過5分分鐘,然然后放入入干燥器器中冷卻卻至室溫溫(約220miin)后后稱重;求
42、出試樣樣減少的的重量后后按下式式求得揮揮發(fā)分產(chǎn)產(chǎn)率的百百分含量量:去掉% (5)記錄坩堝堝中殘留留焦碳的的外部特特征,確確定煤的的粘結(jié)性性序數(shù)(1-88)。= 1 * GB3粉狀 全部部是粉末末,沒有有相互粘粘著的顆顆粒;= 2 * GB3粘著 以手手指輕壓壓即碎成成粉狀;= 3 * GB3弱粘結(jié)結(jié) 以以手指輕輕壓即碎碎成碎塊塊;= 4 * GB3不熔融融粘結(jié) 以手手指用力力壓,才才裂成小小塊。焦焦渣表面面無光澤澤,下面面稍有銀銀白色光光澤;= 5 * GB3不膨脹脹熔融粘粘結(jié) 焦渣呈呈扁平的的餅狀,煤粒的的界限不不易分清清,表面面有銀白白色金屬屬光澤;= 6 * GB3微膨脹脹熔融粘粘結(jié) 用
43、手指指壓不碎碎,焦渣渣表面有有銀白色色金屬光光澤。但但焦渣表表面具有有較小的的膨脹泡泡(或小小氣泡);= 7 * GB3膨脹熔熔融粘結(jié)結(jié) 焦焦渣的上上下表面面有銀白白色金屬屬光澤明明顯膨脹脹,但高高度不超超過155毫米;= 8 * GB3強膨脹脹熔融粘粘結(jié) 焦渣的的上下表表面有銀銀白色金金屬光澤澤,焦渣渣的高度度大于115毫米米。3.灰分分及固定定碳的測測定1)將試試樣取出出1克左左右,放放入稱量量過的灰灰皿中,均勻地地攤平,使其每每立方厘厘米的質(zhì)質(zhì)量不超超過0.15gg;2) 將將灰皿送送入爐溫溫不超過過1000的馬弗弗爐恒溫溫區(qū)中,關(guān)上爐爐門并使使?fàn)t門留留有155mm左左右的縫縫隙。在在不
44、少于于30mmin的的時間內(nèi)內(nèi)將爐溫溫緩慢升升至5000,并在在此溫度度下保存存30mmin。繼續(xù)升升溫到(8155100),并在在此溫度度下灼燒燒1h。3)將灰灰皿從爐爐中取出出,在空空氣中冷冷卻5mmin,再放入入干燥器器內(nèi)冷卻卻至室溫溫(約220miin)后后稱重,此重量量即為灰灰分的重重量,并并按下式式算出灰灰分的百百分含量量:去掉% (6)3) 若若煤中含含硫量不不高而不不需分析析時,則則固定碳碳的含量量可由下下式求出出:去掉% (7)式中、 、均為空空氣干燥燥煤樣(即分析析基)的的各成分分的百分分含量。3.1.5 實驗數(shù)數(shù)據(jù)及處理1.數(shù)據(jù)據(jù)記錄表3.11.1 煤的水水分()測定數(shù)數(shù)
45、據(jù)表煤 樣樣 編編 號號外在水分分測得平平均值(%)稱量瓶編 號重量(gg)煤樣 + 稱量量瓶重(g)煤樣重(g)煤 樣+稱量瓶重重(g)第一次干干燥后第二次干干燥后第三次干干燥后內(nèi)水分凈凈重(gg)內(nèi)水分含含量(%)表3.11.2煤的揮揮發(fā)分產(chǎn)產(chǎn)率()測定數(shù)數(shù)據(jù)表煤樣編號號坩堝編號號坩堝重(g)煤樣 + 坩堝堝重(gg)煤樣重(g)灼燒后坩坩堝+殘殘渣重(g)灼燒后減減輕量(g)揮發(fā)分產(chǎn)產(chǎn)率(%)坩堝粘結(jié)結(jié)性(11-8)表3.11.3 煤的灰灰分()測定數(shù)數(shù)據(jù)表煤 樣樣 編編 號號坩 堝堝 編編 號號坩 堝 重 (g)坩堝 + 煤樣樣重(gg)煤 樣樣 重重 (gg)煤樣+坩坩堝重(g)燒燒
46、后灰 分 凈 重重 (gg)灰 分(%) 22. 數(shù)數(shù)據(jù)處理理要求:(1)計計算出煤煤的水分分、揮發(fā)發(fā)分產(chǎn)率率、灰分分、煤的的固定碳碳的質(zhì)量量百分含含量;(2)將將水分、揮發(fā)分分產(chǎn)率、灰分、固定碳碳的分析析基換算算成應(yīng)用用基;(3)初初步鑒定定煤的粘粘結(jié)性。表3.33.4實實驗結(jié)果果總表3.2 燃料料熱值的的測定單位燃料料完全燃燃燒后所所放出的的熱量稱稱為熱值值(或稱稱發(fā)熱量量),它它是衡量量燃料質(zhì)質(zhì)量優(yōu)劣劣的重要要指標(biāo)之之一。不不同的工工藝要求求和熱工工設(shè)備,需選用用不同發(fā)發(fā)熱量的的燃料, 以達(dá)達(dá)到經(jīng)濟濟省能的的目的。因此,必須了了解燃料料熱值的的測定方方法。這這里介紹紹氣體燃燃料和固固體燃
47、料料發(fā)熱量量的測定定方法。3.2.1氣體體燃料發(fā)發(fā)熱量的的測定3.2.1.11 實驗驗?zāi)康?. 掌掌握氣體體燃料(或沸點點低于2250的輕質(zhì)質(zhì)揮發(fā)性性液體燃燃料)發(fā)發(fā)熱量的的測定方方法。2. 了了解容克克式熱量量計的構(gòu)構(gòu)造、工工作原理理及操作作。3.2.1.22 實驗驗原理 氣體燃燃料的熱熱值是指指在溫度度為0、壓力力為7660毫米米汞柱下下1標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)立方米米體積的的干燥可可燃?xì)怏w體完全燃燃燒時所所釋放出出的熱量量。它的的測定方方法很多多,本實實驗采用用最常用用的容克克式熱量量計法。此法測測定發(fā)熱熱量的原原理是:使一定定流量的的氣體燃燃料(或或揮發(fā)性性液體燃燃料)完完全燃燒燒所放出出的熱量量全部
48、被被一定流流量的水水吸收。當(dāng)水溫溫穩(wěn)定時時,可通通過水的的溫升計計量吸收收的燃燒燒反應(yīng)熱熱效,再再按下面面公式求求得燃料料的發(fā)熱熱量: (1)式中,燃料料的用量量(在標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)態(tài)下的體體積),;在燃燃料用量量為V時時通過熱熱量計的的水量,;水進進入熱量量計時的的溫度,;t 水吸收收熱量后后的溫度度,;水的的熱容量量,(44.1882);燃料料的高發(fā)發(fā)熱量, 。 本熱量量計所測測得的是是高發(fā)熱熱量,它它包含了了燃燒產(chǎn)產(chǎn)物中水水分凝結(jié)結(jié)時所放放出的熱熱量。但但是,在在工業(yè)上上應(yīng)用的的是低發(fā)發(fā)熱量,為了求求得應(yīng)將將水份凝凝結(jié)時所所放出的的熱量從從高發(fā)熱熱量中減減去,即即: (2)式中, 每每m3燃料
49、燃燃燒后凝凝結(jié)水的的重量,; 每每千克蒸蒸汽冷凝凝時所放放出的熱熱量,。上面兩公公式只適適用于被被測定的的燃料體體積處于于標(biāo)準(zhǔn)狀狀態(tài)下(0,7660毫米米水銀柱柱)的情情況。本本實驗中中,燃料料的體積積是在工工作狀態(tài)態(tài)下的,因此需需將它按按下式換換算為標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)態(tài): (3)式中,工作作狀態(tài)下下的燃料料體積,;燃料料在工作作狀態(tài)下下的絕對對壓力, ;燃料料在工作作狀態(tài)下下的溫度度,。設(shè) 則(1)式可寫寫成: (44)本實驗中中,燃料料進入熱熱量計以以前,要要通過流流量計測測量流量量。流量量計中有有水,所所以燃料料在通過過時必定定含有飽飽和的水水蒸汽,而公式式中的是指燃燃料干燥燥時的壓壓力,因因而
50、在決決定時,必必須從所所測得的的燃料飽飽和壓力力中減去去燃料在在工作溫溫度下的的飽和水水蒸汽分分壓,即即:= 燃料料的絕對對壓力-燃料在在工作溫溫度下的的飽和水水蒸汽壓壓力3.2.1.33 實驗驗裝置容克式熱熱量計一一套,其其結(jié)構(gòu)如如圖3.1.11.1所所示。圖3.11.1.1 容容克式熱熱量計結(jié)結(jié)構(gòu)圖A. 熱熱量計;B. 煤氣流流量計;C. 煤氣壓壓力調(diào)節(jié)節(jié)器;DD. 量量筒;表示水水的流動動方向;-表示示廢氣流流動方向向;1. 燃燒燒器;22. 廢廢氣溫度度調(diào)節(jié)閥閥;3. 廢氣氣溫度計計;4. 進水水管;5. 水水量調(diào)節(jié)節(jié)閥;66、7. 水銀銀溫度計計;8. 三通通閥;99. 冷冷凝水流流
51、出口;10 . 放放水閥;11. 保持進進水壓力力的水箱箱;122. 保保持出水水壓力的的水箱;13. 煤氣氣溫度計計;144. 煤煤氣壓力力計;115. 重錘;16. 多余余水量流流出口;17、18. 出水水口;119. 燃燒器器支架3.2.1.44 實驗驗方法與與步驟1. 按按圖1檢檢查煤氣氣系統(tǒng)是是否接好好,溫度度計、壓壓力計是是否安裝裝緊密,閉好水水閥(110);2. 將將三通閥閥(8)轉(zhuǎn)向出出水口(17)并將水水量調(diào)節(jié)節(jié)閥撥到到“4”與“55”之間間,打開開水龍頭頭,使水水流入熱熱量計,注意水水流量不不能太大大,以水水不溢出出水箱(11)為限,然后觀觀察水箱箱(122)是否否有水流流
52、出。如如一定時時間后水水箱(112)中中無水,則應(yīng)檢檢查,找找出原因因;3. 打打開燃燒燒器(11)上的的開關(guān)和和煤氣管管上的煤煤氣閥門門,如果果流量計計B的指指針慢慢慢移動,煤氣壓壓力計(14)中的水水柱平穩(wěn)穩(wěn)上升,則可以以點燃燃燃燒器;4. 如如果煤氣氣壓力計計(144)上的的讀數(shù)約約25毫毫米水柱柱左右(即二液液面之差差為255毫米),則將將點燃后后的燃燒燒器置于于熱量計計中(如如圖1所所示)。否則應(yīng)應(yīng)加重或或減少穩(wěn)穩(wěn)壓器CC上面的的重錘(15)的片數(shù)數(shù),使煤煤氣壓力力為255毫米水水柱。燃燃燒器放放入熱量量計前應(yīng)應(yīng)轉(zhuǎn)動下下部的圓圓片來調(diào)調(diào)節(jié)空氣氣量,使使火焰中中呈蘭色色的部分分為最短短
53、;5. 燃燃燒器放放入熱量量計時,應(yīng)位于于圓筒的的中心,然后固固定在支支架(119)上上;6. 燃燃燒器放放入熱量量計后,溫度計計(6)的讀數(shù)數(shù)開始升升高,幾幾分鐘后后即達(dá)到到穩(wěn)定,溫度計計(6)與(77)的讀讀數(shù)之差差應(yīng)為11012,如果果不在此此范圍內(nèi)內(nèi),則轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動水量量調(diào)節(jié)閥閥(5),使進進入熱量量計的水水量增加加或減少少,以使使溫度差差調(diào)節(jié)到到該范圍圍。調(diào)節(jié)節(jié)時,調(diào)調(diào)節(jié)閥(5)的的轉(zhuǎn)動不不能太大大,且轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動后須須等溫度度達(dá)到穩(wěn)穩(wěn)定時再再進行轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動;7. 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動廢氣氣溫度調(diào)調(diào)節(jié)閥(2),使溫度度計(33)與溫溫度計(13)的讀數(shù)數(shù)相等。8. 當(dāng)當(dāng)所有的的溫度計計和壓力力計的讀讀數(shù)穩(wěn)定定并合
54、乎乎要求時時,熱量量計處于于連續(xù)穩(wěn)穩(wěn)定的工工作狀態(tài)態(tài),這時時才可以以開始測測定發(fā)熱熱量。為為了便于于計算,每次實實驗的煤煤氣量取取為100升(即即0.01mm3,流量量計指針針轉(zhuǎn)兩圈圈)。在開始記記錄煤氣氣量的同同時,迅迅速撥通通三通閥閥(8)使從熱熱量計出出來的水水進出水水(188)流入入量筒DD中。當(dāng)當(dāng)煤氣量量達(dá)到110升時時即迅速速轉(zhuǎn)動三三通閥(8)使使水進出出水(117)排排入槽中中。在每次測測定過程程中,須須記錄溫溫度計(3)、(6)、(77)和壓壓力計(14)的讀數(shù)數(shù),共記記錄5次次(即煤煤氣每流流過2升升記錄一一次),然后取取平均值值進行計計算。溫溫度計(6)和和(7)的讀數(shù)數(shù)應(yīng)
55、精確確到0.1以下。在開始記記錄煤氣氣量的同同時,將將10 ml的的量筒放放在冷凝凝水出口口(9)的下面面,結(jié)束束時再將將它移開開,由于于冷凝水水較少,可在實實驗幾次次后取平平均值。大氣壓壓力由實實驗室內(nèi)內(nèi)氣壓計計測得。3.2.1.55 實驗驗數(shù)據(jù)及及處理1. 實實驗記錄錄:實驗裝置置名稱: 實實驗臺號號:表3.22.1.1 實驗數(shù)數(shù)據(jù)記錄錄煤氣名稱稱: 實驗次次數(shù)記錄次數(shù)數(shù) 第第一次 第第二次煤氣溫度度:t= t t00 t t00煤氣溫度度下的飽飽和水蒸蒸汽壓 1力: S = mmmHgg 2大氣壓力力:P= mmHHg 3煤氣壓力力計壓力力: 4h= mmmH2O = mmHHg 5水升
56、高的的溫度(平均)t- t0 = ()通過水的的流量 G = (kgg)燃燒煤氣氣量 VV= (m33)凝結(jié)水的的重量 g = (kgg)2. 實實驗結(jié)果果計算煤氣壓力力: mmmHg換算系數(shù)數(shù): 先求工作作狀態(tài)下下燃料的的發(fā)熱量量: (5) (6)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)態(tài)下燃料料的發(fā)熱熱量: (77) (88) 表33.2.1.2 毫毫米水柱柱和毫米米水銀柱柱換算表表 水柱 水銀柱柱 水柱水銀柱 水柱水銀柱 水柱水銀柱 1 0.0017 144 1.003 277 1.990 400 2.995 2 0.0015 155 1.111 288 2.006 411 3.002 3 0.002 166 1.11
57、8 299 2.114 422 3.110 4 0.229 177 1.225 300 2.221 433 3.117 5 0.337 188 1.332 311 2.228 444 3.225 6 0.444 199 1.440 322 2.336 455 3.332 7 0.552 200 1.447 333 2.443 466 3.339 8 0.559 211 1.555 344 2.550 477 3.446 9 0.666 222 1.662 355 2.553 488 3.554 10 0.774 233 1.669 366 2.660 499 3.661 11 0.881 24
58、4 1.777 377 2.773 500 3.668 12 0.885 255 1.884 388 2.880 13 0.996 266 1.992 399 2.888表3.22.1.3 飽飽和水蒸蒸汽壓力力溫度t /飽和蒸汽汽壓毫米水銀銀柱溫度t /飽和蒸汽汽壓毫米水銀銀柱溫度t /飽和蒸汽汽壓毫米水銀銀柱04.600109.1772017.33914.911119.7992118.55025.3001210.4462219.66335.6991311.1162320.88946.1001411.9902422.11856.5331512.7702523.55567.0001613.554
59、2624.99977.5001714.4422725.55188.0221815.3362826.11098.5771916.3352926.7783.3 液體體燃料性性質(zhì)的測測定隨著我國國石油工工業(yè)的發(fā)發(fā)展,燃燃料油的的應(yīng)用日日益廣泛泛,因此此了解燃燃料油的的性質(zhì)對對于燃料料油的選選用,燃燃燒設(shè)備備的選用用,組織織燃燒都都是十分分重要的的。液體體動力燃燃料的主主要性質(zhì)質(zhì)有:閃閃點、燃燃點、自自燃點、粘度、比重、凝固點點、發(fā)熱熱量等。本實驗驗介紹閃閃點、燃燃點、粘粘度的實實驗。3.3.1 燃料油油粘度的的測定3.3.1.11 實實驗?zāi)康牡牧私庖后w體粘度的的工業(yè)測測定方法法及溫度度對粘度度的影響
60、響。3.3.1.22 實實驗原理理粘度是液液體燃料料的一個個重要特特性參數(shù)數(shù),對燃燃料的輸輸送、霧霧化和燃燃燒有較較大影響響。對液液體燃料料來說最最常用的的粘度單單位有:即動粘粘度、運運動粘度度和條件件粘度(或稱相相對粘度度)。這這里介紹紹條件粘粘度。我國采用用的條件件粘度為為國際上上廣泛采采用的恩恩氏粘度度。在一一定溫度度t下一一定量的的試樣自自恩格勒勒粘度計計底部小小孔流出出2000ml時時所需的的時間和和在200下流出出同體積積純水所所需的時時間的比比值稱為為恩氏粘粘度。用用符號表表示: () (1)水的流出出時間為為常數(shù),稱為水水值(一一般200 時2200mml的水水流出時時間為55
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