熱能與動(dòng)力工程實(shí)驗(yàn)-仝編XXXX110

2.5穩(wěn)態(tài)平板法測(cè)定絕熱材料導(dǎo)熱系數(shù)2.5.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.穩(wěn)固和深化穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過(guò)程的根本理論，學(xué)習(xí)用平板法測(cè)定絕熱材料導(dǎo)熱系數(shù)。2.測(cè)定實(shí)驗(yàn)材料的導(dǎo)熱系數(shù)。3.確定實(shí)驗(yàn)材料導(dǎo)熱系數(shù)與溫度的關(guān)系。2.5.2實(shí)驗(yàn)原理穩(wěn)態(tài)平板法是一種應(yīng)用一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過(guò)程的根本原理來(lái)測(cè)定材料導(dǎo)熱系數(shù)的方法，可以用來(lái)進(jìn)行導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)定試驗(yàn)，測(cè)定材料的導(dǎo)熱系數(shù)及其和溫度的關(guān)系。試驗(yàn)設(shè)備是根據(jù)在一維穩(wěn)態(tài)情況下通過(guò)平板的導(dǎo)熱量和平板兩面的溫差成正比，和平板的厚度δ成正比，以及和導(dǎo)熱系數(shù)λ成正比的關(guān)系來(lái)設(shè)計(jì)的。我們知道，通過(guò)薄壁平板〔壁厚小于十分之一壁長(zhǎng)和壁寬〕的穩(wěn)定導(dǎo)熱量為W〔1〕測(cè)定時(shí)，如果將平板兩面的溫差、平板厚度、垂直熱流方向的導(dǎo)熱面積F和通過(guò)平板的熱流量Q測(cè)定以后，就可以根據(jù)下式得出導(dǎo)熱系數(shù)：〔2〕需要指出，上式所得的導(dǎo)熱系數(shù)是在當(dāng)時(shí)的平均溫度下材料的導(dǎo)熱系數(shù)值，此平均溫度為：〔3〕在不同的溫度和溫差條件下測(cè)出相應(yīng)的值，然后將值標(biāo)在坐標(biāo)圖內(nèi)，就可以得出的關(guān)系曲線。2.5.3實(shí)驗(yàn)裝置穩(wěn)態(tài)平板法測(cè)定材料導(dǎo)熱系數(shù)裝置圖如圖2.5.1所示。被試驗(yàn)材料做成兩塊方形薄壁平板試件，面積為270×270mm2，實(shí)際導(dǎo)熱計(jì)算面積F為200×200mm2，平板厚度為mm2〔實(shí)測(cè)〕，平板試件分別被夾緊在加熱器的上、下熱面和上、下水套的冷面之間。加熱器的上下面和水套與試件的接觸面都設(shè)有銅板，以使溫度均勻。利用薄膜式加熱片來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)上、下試件熱面的加熱，而上下水套的冷卻面是通過(guò)循環(huán)冷卻水〔或自來(lái)水〕來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在中間200×200mm2部位上安設(shè)的加熱器為主加熱器。為了使主加熱器的熱量能夠全部單向通過(guò)上下兩個(gè)試件，并通過(guò)水套的冷水帶走，在主加熱器四周(即200×200mm2之外的四側(cè))設(shè)有四個(gè)輔助加熱器，測(cè)試時(shí)控制使主加熱器以外的四周保持與中間主加熱器的溫度相一致，以免熱流量向旁側(cè)散失。主加熱器的中心溫度(或)和水套冷面的中心溫度(或)用四個(gè)鎳鉻-康銅熱電偶埋設(shè)在銅板上來(lái)測(cè)量：輔助加熱器1和輔助加熱器2的熱面也分別設(shè)置兩個(gè)輔助鎳鉻-康銅熱電偶和〔埋設(shè)在銅板的相應(yīng)位置上〕。其中輔助熱電偶(或)接到溫度巡檢儀上，與主加熱器中心的主熱電阻(或)的溫度相比擬，通過(guò)跟蹤調(diào)節(jié)使全部輔助加熱器都跟蹤與主加熱器的溫度相一致。而在試驗(yàn)進(jìn)行時(shí)，可以通過(guò)熱電阻(或)和熱電(或)測(cè)量出一個(gè)試件的兩個(gè)外表的中心溫度。也可以再測(cè)量一個(gè)輔助熱電阻的溫度，以便與主熱電阻的溫度相比擬，從而了解主、輔加熱器的控制和跟蹤情況。溫度是利用萬(wàn)能信號(hào)輸入8電巡檢儀測(cè)量的，主加熱器的電功率可以用直流穩(wěn)壓電源的電壓表和電流表來(lái)測(cè)量。圖2.5.1穩(wěn)態(tài)平板法測(cè)定材料導(dǎo)熱系數(shù)裝置圖1.水冷箱；2.輔助加熱器；3.主加熱器；4.銅板；5.試件實(shí)驗(yàn)臺(tái)主要參數(shù)：1.主加熱器電阻值：1002.輔加熱器〔每個(gè)〕電阻值：4×253.熱電偶：E型4.試件最高加熱溫度：≤805.主加熱器電壓直流：0—50V，電流0—2A〔可調(diào)〕6.輔助加熱器電壓直流：0—50V，電流0—2A〔可調(diào)〕2.5.4實(shí)驗(yàn)方法與步驟1.將兩個(gè)平板試件仔細(xì)地安裝在加熱器的上下面，試件外表應(yīng)與銅板嚴(yán)密接觸，不應(yīng)有空隙存在。在試件、加熱器和水套等安裝入位后，加壓一定的重物，以使它們都能緊密接觸。2.聯(lián)接和仔細(xì)檢查各接線電路。將主加熱器的兩根導(dǎo)線接到儀表箱的主加熱器電源接線端子上，同樣將輔助加熱器的兩根導(dǎo)線接到儀表箱的輔助加熱器電源接線端子上。將測(cè)溫?zé)犭娕嫉膶?dǎo)線接到配電箱對(duì)應(yīng)的接線端子上。關(guān)閉主、輔加熱電源開(kāi)關(guān)及水泵開(kāi)關(guān)；翻開(kāi)總電源開(kāi)關(guān),并檢查各熱電阻信號(hào)〔溫度〕是否正常〔根本一致〕。3.翻開(kāi)水泵開(kāi)關(guān)，檢查冷卻水水泵及其通路能否正常工作，調(diào)節(jié)水閥門(mén)開(kāi)度應(yīng)盡量一致。4.接通主加熱器電源，并調(diào)節(jié)到適宜的電壓〔建議由低至高間隔5V或10V逐漸分段加熱〕，開(kāi)始加溫，然后開(kāi)啟輔助加熱電源使加溫電壓與主加熱器電壓接近，一段時(shí)間后，觀察輔助加熱面的溫度是否與主加熱面的溫度一致，然后適當(dāng)調(diào)整輔助加熱器的電壓〔高那么降低、低那么增加〕來(lái)跟蹤調(diào)整使主、輔加熱溫度相一致。在加溫過(guò)程中，可通過(guò)各測(cè)溫點(diǎn)的測(cè)量值來(lái)控制和了解加熱情況。開(kāi)始時(shí)，可先不啟動(dòng)冷水泵，待試件的熱面溫度到達(dá)一定水平后，再啟動(dòng)水泵〔或接通自來(lái)水〕，向上下水套通入冷卻水。試驗(yàn)經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，試件的熱面溫度和冷面溫度開(kāi)始趨于穩(wěn)定。在這個(gè)過(guò)程中可以適當(dāng)調(diào)節(jié)主加熱器電源、輔助加熱器電源的電壓，使其更快或更利于到達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)。待溫度根本穩(wěn)定后，就可以每隔一段時(shí)間進(jìn)行一次電功率W〔或電壓V和電流I〕讀數(shù)記錄和溫度測(cè)量，從而得到穩(wěn)定的測(cè)試結(jié)果。5.一個(gè)工況實(shí)驗(yàn)后，可以將設(shè)備調(diào)到另一工況，既調(diào)節(jié)主加熱器功率后，再按上述方法進(jìn)行測(cè)試得到另一工況的穩(wěn)定測(cè)試結(jié)果。調(diào)節(jié)的電功率不宜過(guò)大，一般在5~10W為宜。6.根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，進(jìn)行屢次工況的測(cè)試?！补r以從低溫到高溫為宜〕。7.測(cè)試結(jié)束后，先切斷加熱器電源，經(jīng)過(guò)10分鐘左右再關(guān)閉水泵〔或停放自來(lái)水〕。2.5.5實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及處理試件材料：試件厚度：mm試件外型尺寸：mm2導(dǎo)熱計(jì)算面積F：mm2表2.5.1穩(wěn)態(tài)平板法測(cè)定導(dǎo)熱系數(shù)實(shí)驗(yàn)記錄計(jì)算表測(cè)讀時(shí)間熱面溫度冷面溫度輔助加熱器/℃/℃主加熱器//℃/℃/℃/℃/℃/℃/℃/℃U/VI/A注：〔1〕導(dǎo)熱量〔即主加熱器的電功率〕：Q=U·IW其中，U——主加熱器的電壓值，V；I——主加熱器的電流值，A。由于設(shè)備為雙試件型，導(dǎo)熱量向上下兩個(gè)試件〔試件1和試件2〕傳導(dǎo)，所以W〔2〕試件兩面的溫差：℃其中，——試件的熱面溫度〔即或〕，℃——試件的冷面溫度〔即或〕，℃〔3〕平均溫度為：℃所以，平均溫度為時(shí)的導(dǎo)熱系數(shù)：2.5.6實(shí)驗(yàn)分析將不同平均溫度下測(cè)定的材料導(dǎo)熱系數(shù)在坐標(biāo)中得出的關(guān)系曲線，并求出的關(guān)系式。2.6非穩(wěn)態(tài)〔準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)〕法測(cè)材料的導(dǎo)熱性能2.6.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.本實(shí)驗(yàn)屬于創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生自己選擇不同原料、按照不同配比進(jìn)行加工出新型實(shí)驗(yàn)材料，并對(duì)該材料的熱物性〔密度、導(dǎo)熱系數(shù)、比熱容、熱擴(kuò)散率〕進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)量。2.測(cè)量絕熱材料〔不良導(dǎo)體〕的導(dǎo)熱系數(shù)和比熱，掌握其測(cè)試原理和方法。3.掌握使用熱電偶測(cè)量溫差的方法。2.6.2實(shí)驗(yàn)原理本實(shí)驗(yàn)是根據(jù)第二類(lèi)邊界條件，無(wú)限大平板的導(dǎo)熱問(wèn)題來(lái)設(shè)計(jì)的。設(shè)平板厚度為2δ，初始溫度為t0，平板兩面受恒定的熱流密度qc均勻加熱〔見(jiàn)圖2.6.1〕。圖2.6.1第二類(lèi)邊界條件無(wú)限大平板導(dǎo)熱的物理模型根據(jù)導(dǎo)熱微分方程式、初始條件和第二類(lèi)邊界條件，對(duì)于任一瞬間沿平板厚度方向的溫度分布t(x，τ)可由下面方程組解得；圖2.6.1第二類(lèi)邊界條件無(wú)限大平板導(dǎo)熱的物理模型方程組的解為：1第二類(lèi)方程組的解為：〔1〕式中，τ——時(shí)間，s；λ——平板的導(dǎo)熱系數(shù)，w/m?℃；——平板的熱擴(kuò)散率，m2/s；——，n=1，2，3，……；F0——，傅立葉準(zhǔn)那么數(shù)；t0——初始溫度(℃)；——沿x方向從端面向平板加熱的恒定熱流密度，w/m2。隨著時(shí)間τ的延長(zhǎng)，F(xiàn)0數(shù)變大，式〔1〕中級(jí)數(shù)和項(xiàng)愈小。當(dāng)F0>0.5時(shí)，級(jí)數(shù)項(xiàng)和變得很小，可以忽略，式〔1〕變成：〔2〕由此可見(jiàn)，當(dāng)F0>0.5后，平板各處溫度和時(shí)間成線性關(guān)系，溫度隨時(shí)間變化的速率是常數(shù)，并且到處相同。這種狀態(tài)稱(chēng)為準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)。在準(zhǔn)態(tài)時(shí)，平板中心面x=0處的溫度為：〔2〕平板加熱面x=δ處為：〔3〕此兩面的溫差為：〔4〕如qc和δ，再測(cè)出Δt，就可以由式〔4〕求出導(dǎo)熱系數(shù)：〔5〕實(shí)際上，無(wú)限大平板是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的，實(shí)驗(yàn)總是用有限尺寸的試件。一般可認(rèn)為，試件的橫向尺寸為厚度的6倍以上時(shí)，兩側(cè)散熱試件中心的溫度影響可以忽略不計(jì)。試件兩端面中心處的溫度差就等于無(wú)限大平板兩端面的溫度差。根據(jù)勢(shì)平衡原理，在準(zhǔn)態(tài)時(shí)，有：〔6〕式中，F(xiàn)——試件的橫截面，m2；c——試件的比熱，J/kg?℃；ρ——試件的密度，kg/m3；——準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)時(shí)的溫升速率，℃/s。由上式可得比熱：〔7〕實(shí)驗(yàn)時(shí)，以試件中心處為準(zhǔn)。按定義，材料的導(dǎo)溫系數(shù)可表示為m2/s〔8〕綜上所述，應(yīng)用恒熱流準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)平板法測(cè)試材料熱物性時(shí)，在一個(gè)實(shí)驗(yàn)上可同時(shí)測(cè)出材料的三個(gè)重要熱物性---導(dǎo)熱系數(shù)、比熱容和導(dǎo)溫系數(shù)。2.6.3實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)設(shè)備包括破碎機(jī)、攪拌機(jī)、烘干機(jī)、電子天平、非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱儀、計(jì)算機(jī)和實(shí)驗(yàn)控制軟件。實(shí)驗(yàn)裝置本體如圖2.6.2所示。圖2.6.2實(shí)驗(yàn)裝置本體實(shí)驗(yàn)時(shí)，將四個(gè)試件迭放在一起，分別在試件1和2及試件3和4之間放入加熱器1和2，試件和加熱器要對(duì)齊。熱電偶放在試件2的兩側(cè)，熱電偶測(cè)溫頭要放在試件中心部位。放好絕熱層后，適當(dāng)加以壓力，以保持各試件之間接觸良好。1.加熱器采用高電阻康銅箔平面加熱器，康銅箔厚度僅為20μm，加上保護(hù)箔的絕緣薄膜，總共只有70μm。其電阻值穩(wěn)定，在0~100℃范圍內(nèi)幾乎不變。加熱器的面積和試件的端面積相同，也是145mm×145mm的正方形。兩個(gè)加熱器的電阻值應(yīng)盡量相同，相差應(yīng)在0.1%以內(nèi)。2.絕熱層用導(dǎo)熱系數(shù)比試件小的材料作絕熱層，力求減少熱量通過(guò)，使試件1，4與絕熱層的接觸面接近絕熱。這樣，可假定式〔5〕中的熱量qc等于加熱器發(fā)出熱量的0.5倍。3.熱電偶利用熱電偶測(cè)量試件2兩面的溫差及試件2、3接觸面中心處的溫升速率，熱電偶由0.1mm的康銅絲制成。2.6.4實(shí)驗(yàn)方法與步驟1.選用不同原料，進(jìn)行破碎加工，按照不同配比，攪拌混合均勻，加工成150mm×150mm，厚δ〔10～20mm〕的材料，放在烘干機(jī)內(nèi)烘干。2.用卡尺測(cè)量試件的尺寸：面積F和厚度δ，并用天平稱(chēng)其稱(chēng)重。3.按圖2放好試件、加熱器和熱電偶，接好電源，接通穩(wěn)壓器，并將穩(wěn)壓器預(yù)熱10分鐘。4.接通加熱器開(kāi)關(guān)，給加熱器通以恒定電流。同時(shí)啟動(dòng)秒表，每隔一分鐘測(cè)讀一組數(shù)值。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后〔隨所測(cè)材料而不同，一般為10～20分鐘〕，系統(tǒng)進(jìn)入準(zhǔn)狀態(tài)，兩個(gè)熱電偶的溫差〔即〔5〕式中的Δt〕幾乎保持不變，并記下加熱器的電源值U、I。5.第一次實(shí)驗(yàn)結(jié)束，將加熱器開(kāi)關(guān)切斷，取下試件及加熱器，用電扇將加熱器吹涼，待其和室溫平衡后才能繼續(xù)作下一次實(shí)驗(yàn)。試件不能連續(xù)做實(shí)驗(yàn)，必須經(jīng)過(guò)四小時(shí)以上放置，使其冷卻至與室溫平衡后，才能再作下一次實(shí)驗(yàn)。6.實(shí)驗(yàn)全部結(jié)束后，必須切斷電源，一切恢復(fù)原狀。2.6.5實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及處理1.實(shí)驗(yàn)記錄：實(shí)驗(yàn)裝置名稱(chēng)：實(shí)驗(yàn)臺(tái)號(hào)：試件名稱(chēng)：試件厚度δ=mm試材面積=mm2試件重量：g試件密度ρ=㎏/m3 室溫=℃加熱電壓U=V加熱器電流I=A表2.6.1實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表時(shí)間τ/s熱面溫度t2/℃冷面溫度t1/℃時(shí)間τ/s熱面溫度t2/℃冷面溫度t1/℃時(shí)間τ/s熱面溫度t2/℃冷面溫度t1/℃2.結(jié)果計(jì)算：a．熱流密度qcb．準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)時(shí)的溫差Δt〔平均值〕c．準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)時(shí)的溫升速率然后，即可計(jì)算出試件的導(dǎo)熱系數(shù)λ、比熱c和熱擴(kuò)散率a。2.7空氣橫掠管束時(shí)的強(qiáng)迫對(duì)流換熱實(shí)驗(yàn)2.7.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.測(cè)定空氣橫掠管束時(shí)的平均換熱系數(shù)，并將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理成準(zhǔn)那么方程式；2.熟悉實(shí)驗(yàn)原理及裝置，掌握測(cè)定流速、熱流量、溫度的方法。3.通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的綜合整理，進(jìn)一步了解相似理論的應(yīng)用。2.7.2實(shí)驗(yàn)原理1.根據(jù)牛頓冷卻公式，壁面平均換熱系數(shù)為：〔1〕式中，——管壁平均換熱系數(shù)，W/m2·℃；——管壁平均溫度，取所有管束測(cè)得的溫度的平均，℃；

——流體的平均溫度，取空氣進(jìn)口與出口溫度的平均，℃；

——管壁的換熱面積，；

——對(duì)流換熱量，W。本實(shí)驗(yàn)采用電加熱，電加熱器所產(chǎn)生的總熱量，除了以對(duì)流方式由管壁傳給空氣外，還有一局部是以輻射方式傳出。因此，對(duì)流換熱量Qc為〔2〕〔3〕式中，Qr——輻射換熱量，W；W——加熱電功率，W；——試管外表黑度，=0.6~0.7；——絕對(duì)黑體輻射系數(shù)，。2.根據(jù)相似理論，流體強(qiáng)制流過(guò)物體時(shí)的傳熱系數(shù)與流體流速、物體幾何參數(shù)、物體間的相對(duì)幾何位置以及物性等的關(guān)系可用以下準(zhǔn)數(shù)方程式描述：〔4〕實(shí)驗(yàn)研究說(shuō)明，空氣橫向流過(guò)管束外表時(shí)，由于空氣普郎特?cái)?shù)〔Pr=0.7〕為常數(shù)，故一般可將上式簡(jiǎn)化成，進(jìn)一步整理成以下的指數(shù)形式：〔5〕式中，，k——均為常數(shù)，由實(shí)驗(yàn)確定；Nu——努塞爾準(zhǔn)那么數(shù)，；Re——雷諾準(zhǔn)那么數(shù)，Re上述各準(zhǔn)那么中，——實(shí)驗(yàn)管外徑，作為定性尺寸，m；——空氣導(dǎo)熱系數(shù)，由定性溫度查表確定，W/m·℃；——空氣流過(guò)實(shí)驗(yàn)管最窄截面處流速，m/s；——空氣運(yùn)動(dòng)粘度，由定性溫度查表確定，m2/s?！?〕定性溫度：空氣邊界層平均溫度tm=。式中，tw——實(shí)驗(yàn)管壁面平均溫度，℃；tf——空氣平均溫度，取空氣進(jìn)口與出口溫度的平均，tf=，℃。〔2〕空氣流速的計(jì)算采用畢托管在測(cè)速段截面中心點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，測(cè)得的動(dòng)壓頭為，那么空氣流速為：〔6〕式中，——畢托管測(cè)得的動(dòng)壓頭，Pa；——空氣的密度，由畢托管處的空氣溫度〔即空氣進(jìn)口溫度〕查表確定，kg／m3；由上式計(jì)算所得的流速是測(cè)速截面處的流速，而準(zhǔn)那么式中的流速是指流體流過(guò)實(shí)驗(yàn)管最窄截面的流速，由連續(xù)性方程：〔7〕〔8〕式中，u——畢托管測(cè)速處流體流速，m/s；F速——測(cè)速處流道截面積，mm2；F束——測(cè)試管束處流道截面積，mm2；L——實(shí)驗(yàn)管有效管長(zhǎng)，mm；d——實(shí)驗(yàn)管外徑，mm；m——測(cè)試管束處實(shí)驗(yàn)管數(shù)。3.本實(shí)驗(yàn)的任務(wù)在于確定C與k的數(shù)值，首先使空氣流速一定，然后測(cè)定有關(guān)的數(shù)據(jù)：電功率W、管壁溫度tw、空氣進(jìn)口溫度tf1、空氣出口溫度tf2、畢托管動(dòng)壓頭為。至于和在實(shí)驗(yàn)中無(wú)法直接測(cè)得，可通過(guò)計(jì)算求得，而物性參數(shù)可在有關(guān)書(shū)中查得。得到一組數(shù)據(jù)后，可得一組Re、Nu值；改變空氣流速來(lái)改變Re值，重復(fù)測(cè)量便可得到一系列數(shù)據(jù)，再得一組Re、Nu值。在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上，以Nu為縱軸，Re為橫軸，將各工況點(diǎn)出，它們的規(guī)律可近似地用一直線表示：〔9〕那么Nu和Re之間的關(guān)系可近似表示為一指數(shù)方程的形式：〔10〕為直線的截距，k為直線的斜率，取直線上的兩點(diǎn)，即可得〔11〕注意：為減少取點(diǎn)誤差起見(jiàn)，可多取一些點(diǎn)，得出多對(duì)C、k值，然后取其平均值作為最后的C、k值。2.7.3實(shí)驗(yàn)裝置圖2.7.1對(duì)流換熱綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)1.電源開(kāi)關(guān)；2.儀表開(kāi)關(guān)；3.交流供電開(kāi)關(guān)；4.交流調(diào)壓旋鈕；5.直流大功率電源；6.壓差表；7.交流功率表；8.電流表；9.電壓表；10.十六路溫度巡檢儀；11.四路溫度巡檢儀；12.畢托管；13.風(fēng)道；14.熱電偶〔測(cè)來(lái)流溫〕；15.熱電偶〔測(cè)管壁溫〕；16.管束試件〔順、叉排〕；17.交流供電電極；18.變頻器圖2.7.2管束的排列及尺寸圖2.7.3翅片管尺寸2.7.4實(shí)驗(yàn)方法與步驟1.連接并檢查所有線路和設(shè)備，在儀表正常工作后，關(guān)閉直流供電電源！將交流供電源開(kāi)關(guān)翻開(kāi)，調(diào)節(jié)旋紐先轉(zhuǎn)至零位。2.然后點(diǎn)擊變頻器的RUN/STOP鍵，啟動(dòng)風(fēng)機(jī)，然后調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)變頻器到10Hz左右。3.將交流電調(diào)節(jié)旋紐轉(zhuǎn)至適當(dāng)位置，注意觀察控制箱面板上的功率表，并逐步提高輸出功率，對(duì)管束緩慢加熱。為防止損壞配件，又能到達(dá)足夠的測(cè)溫準(zhǔn)確度，加熱功率大小的調(diào)整以使壁面溫度控制在80℃以下為原那么。4.保持加熱功率不變，巡檢儀上各溫度顯示根本穩(wěn)定后，記錄數(shù)據(jù)在表1中。5.再將風(fēng)機(jī)頻率由0—50Hz定值遞增，每改變一次待穩(wěn)定后可測(cè)到一組數(shù)據(jù)。試驗(yàn)時(shí)對(duì)每一種排列的管子，空氣流速可調(diào)整5個(gè)工況以上，都須保持加熱功率不變。溫度的上下應(yīng)根據(jù)管子排列不同及風(fēng)速大小適當(dāng)調(diào)整，保持管壁與空氣來(lái)流有適當(dāng)?shù)臏夭罴纯伞?.同時(shí)觀察到畢托管測(cè)速風(fēng)壓顯示。因此調(diào)壓、調(diào)頻應(yīng)配合調(diào)整直到系統(tǒng)穩(wěn)定并便于讀取溫度、風(fēng)壓、電功率。2.7.5實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及處理1.記錄和計(jì)算：實(shí)驗(yàn)裝置名稱(chēng)：實(shí)驗(yàn)臺(tái)號(hào)：管束形式：mmmm實(shí)驗(yàn)管總數(shù)n=測(cè)試管束處實(shí)驗(yàn)管數(shù)m=實(shí)驗(yàn)管外徑d=mm實(shí)驗(yàn)管有效長(zhǎng)度L=mm管壁換熱面積=mm2測(cè)速處流道截面積F測(cè)=mm2測(cè)試管束處流道截面積F束=mm2表2.7.1為實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表，表2.7.2為實(shí)驗(yàn)計(jì)算表。2.在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上繪出各實(shí)驗(yàn)點(diǎn)，并求出準(zhǔn)那么方程式。2.7.6考前須知1.首先了解試驗(yàn)裝置的各個(gè)組成局部，并熟悉儀表的使用，以免損壞儀器。2.為確保管壁溫度不至超出允許的范圍，啟動(dòng)及工況改變時(shí)都必須注意操作順序。啟動(dòng)電源之前，先將電源調(diào)節(jié)旋鈕轉(zhuǎn)至零位：3.啟動(dòng)時(shí)必須先開(kāi)風(fēng)機(jī)，調(diào)整風(fēng)速，然后對(duì)試驗(yàn)管通電加熱，并調(diào)整到要求的工況。注意電流表上的讀數(shù)，不允許超出工作電流參考值。試驗(yàn)完畢時(shí)，必須先關(guān)加熱電源，待試件冷卻后，再關(guān)風(fēng)機(jī)。實(shí)驗(yàn)次數(shù)W/W/Pa管束試件壁溫/℃空氣溫度/℃123456表2.7.1實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表實(shí)驗(yàn)次數(shù)tm/℃/W/m·℃/m2/s/kg／m3Qr/WQc/Wh/W/m2·℃u/m/s/m/sReNulgRelgNu123456表2.7.2實(shí)驗(yàn)計(jì)算表2.8中溫法向輻射時(shí)物體黑度的測(cè)定2.8.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康挠帽葦M法，定性地測(cè)量中溫輻射時(shí)物體黑度。2.8.2實(shí)驗(yàn)原理1.由n個(gè)物體組成的輻射換熱系統(tǒng)中，利用凈輻射法，可以求物體i的凈換熱量Q〔1〕式中，Qnet.i——i面的凈輻射換熱量；Qabs.i——i面從其他外表的吸熱量；Qe.i——i面本身的輻射熱量；——i面的黑度〔或稱(chēng)發(fā)射率〕；Xk，I——k面對(duì)i面的角系數(shù)；Eeff.k——k面有效的輻射力；Eb.i——i面的黑體輻射力；——i面的吸收率；Fi——i面的輻射面積。2.根據(jù)本實(shí)驗(yàn)的設(shè)備情況，如圖2.8.1所示，可以作如下假定：〔1〕熱源1和傳導(dǎo)圓筒2為黑體?！?〕熱源1、傳導(dǎo)圓筒2、待測(cè)物體〔受體〕3，它們外表上的溫度均勻。圖2.8.1輻射換熱簡(jiǎn)圖1.熱源；2.傳導(dǎo)圓筒；3.待測(cè)物體在這種特定條件下，由凈輻射法得出待測(cè)物體3的凈輻射換熱量：〔2〕根據(jù)角系數(shù)的互換性F2X2,3=F3X3,2，又F1=F3；3=；X3,2=X1,2，得：〔3〕由于受體3與環(huán)境主要以自然對(duì)流方式換熱，因此：〔4〕式中，——對(duì)流換熱系數(shù)；——待測(cè)物體〔受體〕溫度；——室內(nèi)環(huán)境溫度。由〔3〕、〔4〕式得：〔5〕當(dāng)熱源1和傳導(dǎo)圓筒2的外表溫度一致時(shí)，E=Eb.2，并考慮到體系1、2、3為封閉系統(tǒng)，那么：〔6〕由此，〔5〕式可寫(xiě)成：〔7〕式中，稱(chēng)為斯蒂芬-玻爾茨曼常數(shù)，其值為5.7×10-8。對(duì)不同待測(cè)物體〔受體〕a，b的黑度為：〔8〕〔9〕由于外部實(shí)驗(yàn)條件相同，可假設(shè)，那么：〔10〕當(dāng)b為黑體時(shí)，≈1，〔10〕式可寫(xiě)成：〔11〕2.8.3實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖如圖2.8.2所示：圖2.8.2實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖1.調(diào)壓器；2.測(cè)溫轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)；3.數(shù)顯溫度計(jì)；4.接線柱；5.導(dǎo)軌；6.受體；7.傳導(dǎo)體；8.熱源；9.導(dǎo)軌支架；10.熱源電壓表；11.接線柱；12.測(cè)溫接線柱；13.電源開(kāi)關(guān)熱源腔體具有一個(gè)測(cè)溫?zé)犭娕?，傳?dǎo)腔體有二個(gè)熱電偶，受體有一個(gè)熱電偶，它們都可通過(guò)琴鍵轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)來(lái)切換。2.8.4實(shí)驗(yàn)方法與步驟實(shí)驗(yàn)方法:本實(shí)驗(yàn)儀器用比擬法定性地測(cè)定物體的黑度，具體方法是通過(guò)對(duì)三組加熱器電壓的調(diào)整〔熱源一組，傳導(dǎo)體兩組〕，使熱源和傳導(dǎo)體的測(cè)量點(diǎn)恒定在同一溫度上，然后分別將“待測(cè)〞〔受體為待測(cè)物體，具有原來(lái)的外表狀態(tài)〕和“假象黑體〞〔受體仍為待測(cè)物體，但外表薰黑〕兩種狀態(tài)的受體在恒溫條件下，測(cè)出受到輻射后的溫度，就可按公式計(jì)算出待測(cè)物體的黑度。實(shí)驗(yàn)步驟：1.熱源腔體和受體腔體〔使用具有原來(lái)外表狀態(tài)的物體作為受體〕靠緊傳導(dǎo)體。2.結(jié)通電源，調(diào)整熱源〔加熱=1\*ROMANI〕、傳導(dǎo)體〔加熱=2\*ROMANII、=3\*ROMANIII〕的調(diào)溫旋鈕，使熱源溫度在50℃至150℃范圍內(nèi)某一溫度，受熱約40分鐘左右，通過(guò)測(cè)溫轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)及測(cè)溫儀表測(cè)試熱源和傳導(dǎo)體的溫度，并根據(jù)測(cè)得的溫度微調(diào)相應(yīng)的電壓旋鈕，使三點(diǎn)溫度盡量一致。3.系統(tǒng)進(jìn)入恒溫后〔各測(cè)溫點(diǎn)根本接近，且在五分鐘內(nèi)各點(diǎn)溫度波動(dòng)小于3℃〕，開(kāi)始測(cè)試受體溫度，當(dāng)受體溫度五分鐘內(nèi)的變化小于3℃時(shí)，每隔5分鐘記下一組數(shù)據(jù)。“待測(cè)〞受體實(shí)驗(yàn)結(jié)束。4.取下受體，將受體冷卻后，用松脂〔帶有松脂的松木〕或蠟燭將受體薰黑，然后重復(fù)以上實(shí)驗(yàn)，測(cè)得第二組數(shù)據(jù)。2.8.5實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及處理實(shí)驗(yàn)裝置名稱(chēng)：實(shí)驗(yàn)臺(tái)號(hào)：室溫=℃表2.8.1實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表序號(hào)熱源溫度〔℃〕傳導(dǎo)體溫度〔℃〕受體溫度〔℃〕備注1受體為紫銅光面23平均〔℃〕序號(hào)熱源溫度〔℃〕傳導(dǎo)體溫度〔℃〕受體溫度〔℃〕備注1受體為紫銅薰黑23平均〔℃〕將兩組數(shù)據(jù)代入公式〔11〕即可得出待測(cè)物體a的黑度。2.8.6考前須知1.熱源及傳導(dǎo)的溫度不可超過(guò)160℃。2.每次做原始狀態(tài)實(shí)驗(yàn)時(shí)，建議用汽油或酒精將待測(cè)物體外表擦凈，否那么，實(shí)驗(yàn)結(jié)果將有較大出入。煤的工業(yè)分析煤是主要的工業(yè)燃料之一，了解煤的質(zhì)量和種類(lèi)，對(duì)于合理利用和選擇燃料，節(jié)約能源是十分重要的。煤的工業(yè)分析與元素分析不同，它不需要復(fù)雜的儀器設(shè)備，在一般的實(shí)驗(yàn)室中均可進(jìn)行，因此掌握煤的工業(yè)分析方法，在煤的工業(yè)應(yīng)用中有著普遍意義。3.1.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆彰旱墓I(yè)分析方法，并由此了解判別煤的種類(lèi)和質(zhì)量。3.1.2實(shí)驗(yàn)原理煤的工業(yè)分析是測(cè)定煤的水分、灰分、揮發(fā)分產(chǎn)率和固定碳的質(zhì)量百分含量。在測(cè)定揮發(fā)分產(chǎn)率的同時(shí)，利用坩堝中殘留的焦渣的特征，可以初步鑒定煤的粘結(jié)性。煤的工業(yè)分析主要是采用枯燥和加熱等方法?！矊?duì)于液體燃料只作水分和灰分的測(cè)定。由于它的可燃成分與固體燃料不同，在受熱時(shí)，極易完全轉(zhuǎn)化為氣態(tài)，所以不作揮發(fā)分和固定碳的測(cè)定?！?.1.3實(shí)驗(yàn)裝置1.帶蓋的稱(chēng)量瓶2個(gè)，其直徑為40毫米，高25毫米和20毫升揮發(fā)坩堝2個(gè)。2.精度為萬(wàn)分之一克的電子天平一臺(tái)、精度為十分之一克的電子秤一臺(tái)。3.玻璃枯燥器一個(gè)，枯燥劑為無(wú)水氯化鈣。4.溫度高于110℃并帶有調(diào)溫裝置的電烘箱一臺(tái)。5.能加熱到900℃以上并帶有溫度控制裝置的馬弗電爐一臺(tái)。6.淺盤(pán)兩個(gè)。3.1.4實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟：1.煤的水分測(cè)定煤的水分包括外在水分和內(nèi)在水分。吸附或凝聚在煤顆粒內(nèi)部的毛細(xì)孔中的水稱(chēng)為內(nèi)在水分；附著在煤顆粒外表上的水，稱(chēng)為外在水分?！?〕外在水分〔外表水分〕的測(cè)定將盛有煤樣的試樣瓶取來(lái)，煤樣粒度為小于13mm，量不少于500g；搖動(dòng)數(shù)分鐘使之混合均勻，然后把瓶蓋翻開(kāi)，取出約200g試樣放入淺盤(pán)中測(cè)定質(zhì)量〔電子秤應(yīng)精確到0.1g〕。將煤樣散置放在淺盤(pán)中，厚度約10mm，隨即放入溫度為70—80℃的枯燥箱內(nèi)，烘干至質(zhì)量變化在每小時(shí)內(nèi)不超過(guò)1%為止。取出試樣再在室溫下自然枯燥24h，再稱(chēng)質(zhì)量。按下式計(jì)算外表水分〔外在水分〕：〔1〕式中，——枯燥后煤樣的質(zhì)量，g；——原始煤樣的質(zhì)量，g。〔2〕內(nèi)在水分的測(cè)定〔分析基水分〕〔指空氣枯燥煤樣的水分含量〕煤的試樣需按規(guī)定的取樣方法取得，然后在空氣中風(fēng)干粉碎，粉碎后粒度應(yīng)通過(guò)60網(wǎng)目的篩孔〔煤樣粒度在0.2mm以下〕。用瓶嚴(yán)密封好〔該試樣稱(chēng)為分析試樣〕，以備下項(xiàng)試驗(yàn)用。選好稱(chēng)量瓶，并用精度為萬(wàn)分之一克的電子天平稱(chēng)其重量；將試樣放入瓶中，搖動(dòng)數(shù)次后再將試樣取出1克左右，放入稱(chēng)量過(guò)的稱(chēng)量瓶中，然后稱(chēng)其重量；輕輕搖動(dòng)稱(chēng)量瓶中之試樣，翻開(kāi)蓋子放入溫度為105--110℃的電烘箱中枯燥1h；試樣在電烘箱中枯燥1小時(shí)后取出，并立即蓋上蓋子，置于枯燥器中冷卻至室溫〔約20min〕后稱(chēng)重；稱(chēng)重后，再放入到電烘箱中枯燥0.5h，取出后稱(chēng)重。如果前后兩次稱(chēng)得的重量差小于0.001克，那么以最后一次稱(chēng)量結(jié)果為依據(jù)，求出試樣之減量。假設(shè)大于0.001克那么還需重復(fù)步驟4。由下式求出煤樣的水分百分含量：去掉%〔2〕同一試樣同時(shí)做兩個(gè)，其允許誤差為0.2%以內(nèi)，取平均值。煤中全水分百分含量：〔3〕煤的應(yīng)用基，可通過(guò)所測(cè)得的外表水分及分析水分按下式計(jì)算，即空氣枯燥基〔分析基〕換算成應(yīng)用基(為全水)：〔4〕2.揮發(fā)分產(chǎn)率的測(cè)定將試樣取出1克左右，放入稱(chēng)量過(guò)的揮發(fā)坩堝中，坩堝蓋好蓋子，置于溫度920℃的馬弗電爐中加熱7分鐘；坩堝取出后，在空氣中冷卻，冷卻時(shí)間不超過(guò)5分鐘，然后放入枯燥器中冷卻至室溫〔約20min〕后稱(chēng)重；求出試樣減少的重量后按下式求得揮發(fā)分產(chǎn)率的百分含量：去掉%〔5〕記錄坩堝中殘留焦碳的外部特征，確定煤的粘結(jié)性序數(shù)〔1-8〕。=1\*GB3①粉狀全部是粉末，沒(méi)有相互粘著的顆粒；=2\*GB3②粘著以手指輕壓即碎成粉狀；=3\*GB3③弱粘結(jié)以手指輕壓即碎成碎塊；=4\*GB3④不熔融粘結(jié)以手指用力壓，才裂成小塊。焦渣外表無(wú)光澤，下面稍有銀白色光澤；=5\*GB3⑤不膨脹熔融粘結(jié)焦渣呈扁平的餅狀，煤粒的界限不易分清，外表有銀白色金屬光澤；=6\*GB3⑥微膨脹熔融粘結(jié)用手指壓不碎，焦渣外表有銀白色金屬光澤。但焦渣外表具有較小的膨脹泡〔或小氣泡〕；=7\*GB3⑦膨脹熔融粘結(jié)焦渣的上下外表有銀白色金屬光澤明顯膨脹，但高度不超過(guò)15毫米；=8\*GB3⑧強(qiáng)膨脹熔融粘結(jié)焦渣的上下外表有銀白色金屬光澤，焦渣的高度大于15毫米。3.灰分及固定碳的測(cè)定1〕將試樣取出1克左右，放入稱(chēng)量過(guò)的灰皿中，均勻地?cái)偲剑蛊涿苛⒎嚼迕椎馁|(zhì)量不超過(guò)0.15g；2〕將灰皿送入爐溫不超過(guò)100℃的馬弗爐恒溫區(qū)中，關(guān)上爐門(mén)并使?fàn)t門(mén)留有15mm左右的縫隙。在不少于30min的時(shí)間內(nèi)將爐溫緩慢升至500℃，并在此溫度下保存30min。繼續(xù)升溫到〔815±10〕℃，并在此溫度下灼燒1h。3〕將灰皿從爐中取出，在空氣中冷卻5min，再放入枯燥器內(nèi)冷卻至室溫〔約20min〕后稱(chēng)重，此重量即為灰分的重量，并按下式算出灰分的百分含量：去掉%〔6〕3〕假設(shè)煤中含硫量不高而不需分析時(shí)，那么固定碳的含量可由下式求出：去掉%〔7〕式中、、、均為空氣枯燥煤樣〔即分析基〕的各成分的百分含量。3.1.5實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及處理1.數(shù)據(jù)記錄表3.1.1煤的水分〔〕測(cè)定數(shù)據(jù)表煤樣編號(hào)外在水分測(cè)得平均值〔%〕稱(chēng)量瓶編號(hào)重量〔g〕煤樣+稱(chēng)量瓶重〔g〕煤樣重〔g〕煤樣+稱(chēng)量瓶重〔g〕第一次枯燥后第二次枯燥后第三次枯燥后內(nèi)水分凈重〔g〕內(nèi)水分含量〔%〕表3.1.2煤的揮發(fā)分產(chǎn)率()測(cè)定數(shù)據(jù)表煤樣編號(hào)坩堝編號(hào)坩堝重〔g〕煤樣+坩堝重〔g〕煤樣重〔g〕灼燒后坩堝+殘?jiān)亍瞘〕灼燒后減輕量〔g〕揮發(fā)分產(chǎn)率〔%〕坩堝粘結(jié)性〔1-8〕表3.1.3煤的灰分〔〕測(cè)定數(shù)據(jù)表煤樣編號(hào)坩堝編號(hào)坩堝重〔g〕坩堝+煤樣重〔g〕煤樣重〔g〕煤樣+坩堝重〔g〕燒后灰分凈重〔g〕灰分〔%〕2.數(shù)據(jù)處理要求：〔1〕計(jì)算出煤的水分、揮發(fā)分產(chǎn)率、灰分、煤的固定碳的質(zhì)量百分含量；〔2〕將水分、揮發(fā)分產(chǎn)率、灰分、固定碳的分析基換算成應(yīng)用基；〔3〕初步鑒定煤的粘結(jié)性。表3.3.4實(shí)驗(yàn)結(jié)果總表3.2燃料熱值的測(cè)定單位燃料完全燃燒后所放出的熱量稱(chēng)為熱值〔或稱(chēng)發(fā)熱量〕，它是衡量燃料質(zhì)量?jī)?yōu)劣的重要指標(biāo)之一。不同的工藝要求和熱工設(shè)備，需選用不同發(fā)熱量的燃料，以到達(dá)經(jīng)濟(jì)省能的目的。因此，必須了解燃料熱值的測(cè)定方法。這里介紹氣體燃料和固體燃料發(fā)熱量的測(cè)定方法。3.2.1氣體燃料發(fā)熱量的測(cè)定3.2.1.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.掌握氣體燃料〔或沸點(diǎn)低于250℃的輕質(zhì)揮發(fā)性液體燃料〕發(fā)熱量的測(cè)定方法。2.了解容克式熱量計(jì)的構(gòu)造、工作原理及操作。3.2.1.2實(shí)驗(yàn)原理氣體燃料的熱值是指在溫度為0℃、壓力為760毫米汞柱下1標(biāo)準(zhǔn)立方米體積的枯燥可燃?xì)怏w完全燃燒時(shí)所釋放出的熱量。它的測(cè)定方法很多，本實(shí)驗(yàn)采用最常用的容克式熱量計(jì)法。此法測(cè)定發(fā)熱量的原理是：使一定流量的氣體燃料〔或揮發(fā)性液體燃料〕完全燃燒所放出的熱量全部被一定流量的水吸收。當(dāng)水溫穩(wěn)定時(shí)，可通過(guò)水的溫升計(jì)量吸收的燃燒反響熱效，再按下面公式求得燃料的發(fā)熱量：〔1〕式中，——燃料的用量〔在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積〕，；——在燃料用量為V時(shí)通過(guò)熱量計(jì)的水量，；——水進(jìn)入熱量計(jì)時(shí)的溫度，℃；t——水吸收熱量后的溫度，℃；——水的熱容量，〔4.182〕；——燃料的高發(fā)熱量，。本熱量計(jì)所測(cè)得的是高發(fā)熱量，它包含了燃燒產(chǎn)物中水分凝結(jié)時(shí)所放出的熱量。但是，在工業(yè)上應(yīng)用的是低發(fā)熱量，為了求得應(yīng)將水份凝結(jié)時(shí)所放出的熱量從高發(fā)熱量中減去，即：〔2〕式中，——每m3燃料燃燒后凝結(jié)水的重量，；——每千克蒸汽冷凝時(shí)所放出的熱量，。上面兩公式只適用于被測(cè)定的燃料體積處于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下〔0℃，760毫米水銀柱〕的情況。本實(shí)驗(yàn)中，燃料的體積是在工作狀態(tài)下的，因此需將它按下式換算為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)：〔3〕式中，——工作狀態(tài)下的燃料體積，；——燃料在工作狀態(tài)下的絕對(duì)壓力，；——燃料在工作狀態(tài)下的溫度，℃。設(shè)那么〔1〕式可寫(xiě)成：〔4〕本實(shí)驗(yàn)中，燃料進(jìn)入熱量計(jì)以前，要通過(guò)流量計(jì)測(cè)量流量。流量計(jì)中有水，所以燃料在通過(guò)時(shí)必定含有飽和的水蒸汽，而公式中的'是指燃料枯燥時(shí)的壓力，因而在決定'時(shí)，必須從所測(cè)得的燃料飽和壓力中減去燃料在工作溫度下的飽和水蒸汽分壓，即：=燃料的絕對(duì)壓力-燃料在工作溫度下的飽和水蒸汽壓力3.2.1.3實(shí)驗(yàn)裝置容克式熱量計(jì)一套，其結(jié)構(gòu)如圖3.1.1.1所示。圖3.1.1.1容克式熱量計(jì)結(jié)構(gòu)圖A.熱量計(jì)；B.煤氣流量計(jì)；C.煤氣壓力調(diào)節(jié)器；D.量筒；→表示水的流動(dòng)方向；--表示廢氣流動(dòng)方向；1.燃燒器；2.廢氣溫度調(diào)節(jié)閥；3.廢氣溫度計(jì)；4.進(jìn)水管；5.水量調(diào)節(jié)閥；6、7.水銀溫度計(jì)；8.三通閥；9.冷凝水流出口；10.放水閥；11.保持進(jìn)水壓力的水箱；12.保持出水壓力的水箱；13.煤氣溫度計(jì)；14.煤氣壓力計(jì)；15.重錘；16.多余水量流出口；17、18.出水口；19.燃燒器支架3.2.1.4實(shí)驗(yàn)方法與步驟1.按圖1檢查煤氣系統(tǒng)是否接好，溫度計(jì)、壓力計(jì)是否安裝緊密，閉好水閥〔10〕；2.將三通閥〔8〕轉(zhuǎn)向出水口〔17〕并將水量調(diào)節(jié)閥撥到“4〞與“5〞之間，翻開(kāi)水龍頭，使水流入熱量計(jì)，注意水流量不能太大，以水不溢出水箱〔11〕為限，然后觀察水箱〔12〕是否有水流出。如一定時(shí)間后水箱〔12〕中無(wú)水，那么應(yīng)檢查，找出原因；3.翻開(kāi)燃燒器〔1〕上的開(kāi)關(guān)和煤氣管上的煤氣閥門(mén)，如果流量計(jì)B的指針慢慢移動(dòng)，煤氣壓力計(jì)〔14〕中的水柱平穩(wěn)上升，那么可以點(diǎn)燃燃燒器；4.如果煤氣壓力計(jì)〔14〕上的讀數(shù)約25毫米水柱左右〔即二液面之差為25毫米〕，那么將點(diǎn)燃后的燃燒器置于熱量計(jì)中〔如圖1所示〕。否那么應(yīng)加重或減少穩(wěn)壓器C上面的重錘〔15〕的片數(shù)，使煤氣壓力為25毫米水柱。燃燒器放入熱量計(jì)前應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)下部的圓片來(lái)調(diào)節(jié)空氣量，使火焰中呈蘭色的局部為最短；5.燃燒器放入熱量計(jì)時(shí)，應(yīng)位于圓筒的中心，然后固定在支架〔19〕上；6.燃燒器放入熱量計(jì)后，溫度計(jì)〔6〕的讀數(shù)開(kāi)始升高，幾分鐘后即到達(dá)穩(wěn)定，溫度計(jì)〔6〕與〔7〕的讀數(shù)之差應(yīng)為10--12℃，如果不在此范圍內(nèi)，那么轉(zhuǎn)動(dòng)水量調(diào)節(jié)閥〔5〕，使進(jìn)入熱量計(jì)的水量增加或減少，以使溫度差調(diào)節(jié)到該范圍。調(diào)節(jié)時(shí)，調(diào)節(jié)閥〔5〕的轉(zhuǎn)動(dòng)不能太大，且轉(zhuǎn)動(dòng)后須等溫度到達(dá)穩(wěn)定時(shí)再進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)；7.轉(zhuǎn)動(dòng)廢氣溫度調(diào)節(jié)閥〔2〕，使溫度計(jì)〔3〕與溫度計(jì)〔13〕的讀數(shù)相等。8.當(dāng)所有的溫度計(jì)和壓力計(jì)的讀數(shù)穩(wěn)定并符合要求時(shí)，熱量計(jì)處于連續(xù)穩(wěn)定的工作狀態(tài)，這時(shí)才可以開(kāi)始測(cè)定發(fā)熱量。為了便于計(jì)算，每次實(shí)驗(yàn)的煤氣量取為10升〔即0.01m3，流量計(jì)指針轉(zhuǎn)兩圈〕。在開(kāi)始記錄煤氣量的同時(shí)，迅速撥通三通閥〔8〕使從熱量計(jì)出來(lái)的水進(jìn)出水〔18〕流入量筒D中。當(dāng)煤氣量到達(dá)10升時(shí)即迅速轉(zhuǎn)動(dòng)三通閥〔8〕使水進(jìn)出水〔17〕排入槽中。在每次測(cè)定過(guò)程中，須記錄溫度計(jì)〔3〕、〔6〕、〔7〕和壓力計(jì)〔14〕的讀數(shù)，共記錄5次〔即煤氣每流過(guò)2升記錄一次〕，然后取平均值進(jìn)行計(jì)算。溫度計(jì)〔6〕和〔7〕的讀數(shù)應(yīng)精確到0.1℃以下。在開(kāi)始記錄煤氣量的同時(shí)，將10ml的量筒放在冷凝水出口〔9〕的下面，結(jié)束時(shí)再將它移開(kāi)，由于冷凝水較少，可在實(shí)驗(yàn)幾次后取平均值。大氣壓力由實(shí)驗(yàn)室內(nèi)氣壓計(jì)測(cè)得。3.2.1.5實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及處理1.實(shí)驗(yàn)記錄：實(shí)驗(yàn)裝置名稱(chēng)：實(shí)驗(yàn)臺(tái)號(hào)：表3.2.1.1實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄煤氣名稱(chēng)：實(shí)驗(yàn)次數(shù)記錄次數(shù)第一次第二次煤氣溫度：t′=℃tt0tt0煤氣溫度下的飽和水蒸汽壓1力:S=mmHg2大氣壓力:P=mmHg3煤氣壓力計(jì)壓力：4h=mmH2O=mmHg5水升高的溫度〔平均〕t-t0=(℃)通過(guò)水的流量G=〔kg〕燃燒煤氣量V′=〔m3〕凝結(jié)水的重量g=〔kg〕2.實(shí)驗(yàn)結(jié)果計(jì)算煤氣壓力：mmHg換算系數(shù):先求工作狀態(tài)下燃料的發(fā)熱量:(5)(6)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下燃料的發(fā)熱量：(7)(8)表3.2.1.2毫米水柱和毫米水銀柱換算表水柱水銀柱水柱水銀柱水柱水銀柱水柱水銀柱1142740215284131629424173043518314461932457203346821344792235481023364911243750122538132639表3.2飽和水蒸汽壓力溫度t/℃飽和蒸汽壓毫米水銀柱溫度t/℃飽和蒸汽壓毫米水銀柱溫度t/℃飽和蒸汽壓毫米水銀柱010201112121222313234142451525616267172781828919293.3液體燃料性質(zhì)的測(cè)定隨著我國(guó)石油工業(yè)的開(kāi)展，燃料油的應(yīng)用日益廣泛，因此了解燃料油的性質(zhì)對(duì)于燃料油的選用，燃燒設(shè)備的選用，組織燃燒都是十分重要的。液體動(dòng)力燃料的主要性質(zhì)有：閃點(diǎn)、燃點(diǎn)、自燃點(diǎn)、粘度、比重、凝固點(diǎn)、發(fā)熱量等。本實(shí)驗(yàn)介紹閃點(diǎn)、燃點(diǎn)、粘度的實(shí)驗(yàn)。3.3.1燃料油粘度的測(cè)定3.3.1.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私庖后w粘度的工業(yè)測(cè)定方法及溫度對(duì)粘度的影響。3.3.1.2實(shí)驗(yàn)原理粘度是液體燃料的一個(gè)重要特性參數(shù)，對(duì)燃料的輸送、霧化和燃燒有較大影響。對(duì)液體燃料來(lái)說(shuō)最常用的粘度單位有：即動(dòng)粘度、運(yùn)動(dòng)粘度和條件粘度〔或稱(chēng)相對(duì)粘度〕。這里介紹條件粘度。我國(guó)采用的條件粘度為國(guó)際上廣泛采用的恩氏粘度。在一定溫度t下一定量的試樣自恩格勒粘度計(jì)底部小孔流出200ml時(shí)所需的時(shí)間和在20℃下流出同體積純水所需的時(shí)間的比值稱(chēng)為恩氏粘度。用符號(hào)表示：〔〕〔1〕水的流出時(shí)間為常數(shù)，稱(chēng)為水值〔一般20℃時(shí)200ml的水流出時(shí)間為50~52秒〕，實(shí)驗(yàn)時(shí)不進(jìn)行這項(xiàng)測(cè)定，每臺(tái)儀器都已測(cè)好水值，并標(biāo)在儀器上。3.3.1.3實(shí)驗(yàn)裝置恩式粘度計(jì)如圖3.2.1.1所示。1.溫控儀探頭；2.手動(dòng)攪拌器；3.恩式溫度計(jì)；4.加熱器；5.內(nèi)鍋蓋；6.內(nèi)鍋；7.外鍋；8.油面高度標(biāo)志；9.木栓；10.流出管；11.支架；12.粘度計(jì)瓶；13.調(diào)整螺絲；14.溫控儀。3.3.1.4實(shí)驗(yàn)方法與步驟1.先在外鍋中參加水或油〔水面最低應(yīng)比油面高10mm，80℃以下用水，80℃以上用油〕，然后把溫控儀探頭固定在支架上，探頭頭部要插入水中。2.用木栓堵住內(nèi)鍋低部之小孔，然后往內(nèi)鍋中參加試樣油，油面應(yīng)到達(dá)帶有三個(gè)尖釘?shù)募舛颂帲⒃谕凰矫嫔?，蓋好內(nèi)鍋蓋，插入溫度計(jì)。3.翻開(kāi)溫控儀開(kāi)關(guān)，把溫控選擇旋紐放在所選擇的位置上，待油到達(dá)規(guī)定恰好溫度時(shí)，再保持5分鐘，然后迅速提起木塞，同時(shí)啟動(dòng)秒表，當(dāng)粘度計(jì)瓶?jī)?nèi)的試液到達(dá)200毫升標(biāo)線時(shí)〔泡沫不計(jì)〕，停秒表，讀取流出時(shí)間，準(zhǔn)確至0.2秒，按上式計(jì)算試液的恩氏粘度。連續(xù)兩個(gè)測(cè)定結(jié)果的差數(shù)不應(yīng)超過(guò)以下數(shù)值：流出時(shí)間〔秒〕：250以下250—500501—1000>1000允許差值〔秒〕：13510取平行兩次測(cè)定結(jié)果的算術(shù)平均值，作為試液的恩氏粘度。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及處理1.實(shí)驗(yàn)記錄：實(shí)驗(yàn)裝置名稱(chēng)：實(shí)驗(yàn)臺(tái)號(hào)：K20=s室內(nèi)溫度=℃表3.3.1.1實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表序號(hào)液體名稱(chēng)溫度t/℃時(shí)間/s流量/ml粘度/粘度平均值/動(dòng)力粘度系數(shù)/m2/s12345678注：a.每種燃料油在一種溫度下測(cè)定兩次粘度，最后取平均值作為該溫度下的粘度；b.每種燃料油必須至少測(cè)定出三個(gè)溫度下的粘度值，否那么無(wú)法正確畫(huà)出溫度與粘度的關(guān)系曲線圖。c.動(dòng)力粘度系數(shù)和恩氏粘度的關(guān)系為：m2/s2.結(jié)果分析：a.說(shuō)明測(cè)定粘度的意義及溫度對(duì)粘度的影響，將其關(guān)系畫(huà)在坐標(biāo)圖上；b.對(duì)實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性及造成誤差的原因加以說(shuō)明。3.4煙氣成分分析在鍋爐測(cè)試和鍋爐運(yùn)行中為了檢驗(yàn)和監(jiān)督鍋爐運(yùn)行工況的經(jīng)濟(jì)性和平安性，需進(jìn)行鍋爐燃燒生成的煙氣取樣和分析組成成分。用奧氏氣體分析器分析煙氣中的主要成分為氧氣O2含量、三原子氣體〔CO2和SO2〕含量〔簡(jiǎn)稱(chēng)RO2含量〕、可燃?xì)怏w一氧化碳CO及氮?dú)釴2含量。3.4.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.了解奧氏氣體成分分析器〔簡(jiǎn)稱(chēng)氣體分析器〕的構(gòu)造；2.掌握氣體分析器的使用方法和操作；3.了解并掌握吸收劑的配制及化學(xué)反響式。3.4.2實(shí)驗(yàn)裝置與原理氣體分析器是一種基于煙氣容積分析器。主要是被分析煙氣試樣與各吸收劑反響后測(cè)量其減少的體積來(lái)確定其成分含量。氣體分析器中應(yīng)用的吸收劑應(yīng)能對(duì)煙氣中被測(cè)成分進(jìn)行選擇性吸收。氣體分析器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖為：由圖3.4.1可見(jiàn)，奧氏分析器主要由過(guò)濾器、吸收瓶、連通管和平衡瓶等組成。過(guò)濾器作為濾去煙氣中的飛灰，以免堵塞連通管。吸收瓶?jī)?nèi)裝吸收劑，可選擇性地吸收煙氣中某些成分。量筒的作用為測(cè)定煙氣容積。平衡瓶為一下部與量筒相連的玻璃瓶，舉高平衡瓶可迫使煙氣試樣進(jìn)入吸收瓶或排入大氣；放抵平衡瓶可吸回吸收瓶中的氣體或吸取煙氣試樣。圖3.4.1中的三通旋塞，可處于三種操作位置：在位置1時(shí)為吸取煙氣試樣位置；在位置2時(shí)為將管路中廢氣排往大氣的位置；在位置3時(shí)為已取好煙樣進(jìn)行煙氣分析的位置。吸收瓶中充入氫氧化鉀的水溶液，以吸收煙氣中的RO2其反響式如下：〔1〕〔2〕圖3.4.1奧氏氣體分析器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖〔a〕結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖〔b〕三通旋塞的操作位置吸收瓶9中裝有焦性沒(méi)食子酸的堿溶液，用以吸收煙氣中的O2，反響式如下：〔3〕吸收瓶10中裝有氯化亞銅氨溶液，用以吸收煙氣中的一氧化碳CO。3.4.3藥品的配制〔1〕CO2吸收劑：氫氧化鉀溶液的配制方法為將100g氫氧化鉀溶于200ml的蒸餾水中；〔2〕O2吸收劑：焦性沒(méi)食子酸的水溶液可按下面配制，在130ml蒸餾水中參加氫氧化鉀190g；將20g焦性沒(méi)食子酸溶于60ml蒸餾水中；最后將這兩種溶液混合配成；〔3〕CO吸收劑：將34g氯化亞銅溶解在氯化銨溶液〔42gNH3Cl溶解在125ml蒸餾水中〕，并向所得的混合液中參加25%氨水,直到CuCl2完全溶解為止(約84ml)，該溶液也很容易吸收O2；〔4〕封閉液的配制：5%H2SO4溶液加甲基橙指示劑數(shù)滴。3.4.4實(shí)驗(yàn)方法與步驟奧氏氣體分析器分析煙氣成分的工作可以分為準(zhǔn)備工作、抽取煙氣試樣工作和煙氣成分分析工作三個(gè)局部：〔1〕準(zhǔn)備工作準(zhǔn)備工作分為吸收劑等的注入和分析器密封性檢查兩方面。先將各吸收劑注入各吸收瓶中，平衡瓶中裝飽和鹽水并參加少量鹽酸和幾滴酚酞指示劑使呈微紅色以便觀察。水套中應(yīng)注滿蒸餾水，各旋塞在其接觸面上應(yīng)涂油脂。此后進(jìn)行分析器各部件的密封檢查?！?〕煙氣取樣工作先排除可能隨煙氣進(jìn)入的空氣或其它氣體。其法為使三通旋塞處于位置1，使取樣管與量筒接通，通過(guò)升降平衡瓶，使量筒先充滿吸入的煙氣，后又排除這局部煙氣。經(jīng)重復(fù)屢次操作后，使分析器中吸入煙氣確為煙氣試樣。在吸入煙氣試樣時(shí)，即可得到大氣壓力下的容積為100ml的煙氣試樣?？砷_(kāi)始煙氣成分分析工作。〔3〕煙氣成分分析工作及計(jì)算結(jié)果煙氣成分中應(yīng)最先使吸收劑吸收RO2。先升高平衡瓶，再翻開(kāi)吸收瓶上的雙通旋塞使煙氣試樣壓入吸收瓶。往復(fù)利用平衡瓶使煙氣在吸收瓶中抽送4~5次后，將吸收瓶中吸收劑液位高度恢復(fù)到原位并關(guān)閉雙通旋塞。此時(shí)，對(duì)齊量筒與平衡瓶的液位，讀取此時(shí)氣體的容積為a。讀得的減少容積即反響了煙氣中RO2的容積百分?jǐn)?shù)，即：100-a。用同法，可通過(guò)吸收瓶測(cè)定煙氣試樣中氧氣的容積百分?jǐn)?shù)O2。此時(shí)氣體的容積為b，應(yīng)注意在量筒中讀得的容積減少值是RO2+O2的容積。因此O2的容積百分?jǐn)?shù)含量應(yīng)是這次與上次讀數(shù)值的差值。即：a-b。不完全燃燒時(shí)，煙氣中干煙氣的實(shí)際容積為：〔4〕通常在煙氣分析儀中所測(cè)得的是干煙氣中各成分的容積百分比，即：〔5〕由于煙氣中一氧化碳含量很少，因此奧式分析儀難以測(cè)準(zhǔn)，故實(shí)際上用它測(cè)定RO2和O2，而CO用計(jì)算方法算出，可查閱?鍋爐及鍋爐房設(shè)備?，這里不一一介紹。3.4.5實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及處理1.記錄和計(jì)算：表3.4.1實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表實(shí)驗(yàn)編號(hào)煙氣成分吸收各成分后體積數(shù)成分氣體含量%RO2a=O2b=COc=N2d=注：各成分氣體的百分含量可按下式計(jì)算：〔6〕〔7〕〔8〕〔9〕式中，a——CO2吸收后的體積數(shù)，ml；b——CO2吸收后的體積數(shù)，ml；c——CO吸收后的體積數(shù)，ml；d——N2的體積數(shù)，ml。2.實(shí)驗(yàn)分析1.用什么試劑吸收CO2、O2、CO？2.分析測(cè)定各成分氣體時(shí)，是按什么順序進(jìn)行的？3.5可見(jiàn)火焰?zhèn)鞑ニ俣葘?shí)驗(yàn)火焰?zhèn)鞑ニ俣取布慈紵俣取呈菤怏w燃料燃燒的重要特性之一，它不僅對(duì)火焰的穩(wěn)定性和燃?xì)饣Q性有很大的影響，而且對(duì)燃燒方法的選擇、燃燒器設(shè)計(jì)和燃?xì)獾钠桨彩褂靡灿袑?shí)際意義。3.5.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.通過(guò)實(shí)驗(yàn)，熟悉靜壓法〔管子法〕測(cè)定火焰?zhèn)鞑ニ俣取矄挝粫r(shí)間內(nèi)在單位火焰面積上所燃燒的可燃混合物的體積〕的方法。2.了解火焰?zhèn)鞑ニ俣萿0、火焰行進(jìn)速度up和來(lái)流〔供氣〕速度us相互之間的關(guān)系。3.5.2實(shí)驗(yàn)原理在一定的流量、濃度、溫度、壓力和管壁散熱情況下，當(dāng)點(diǎn)燃一局部燃?xì)猓諝饣旌衔飼r(shí)，在著火處形成一層極薄的燃燒火焰面。這層高溫燃燒火焰面加熱相鄰的燃?xì)猓諝饣旌衔铮蛊錅囟壬?，?dāng)?shù)竭_(dá)著火溫度時(shí)，就開(kāi)始著火形成新的焰面。這樣，焰面就不斷向未燃?xì)怏w方向移動(dòng)，使每層氣體都相繼經(jīng)歷加熱、著火和燃燒過(guò)程，即燃燒火焰鋒面與新的可燃混合氣及燃燒產(chǎn)物之間進(jìn)行著熱量交換和質(zhì)量交換。層流火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊拇笮∮煽扇蓟旌衔锏奈锢砘瘜W(xué)特性所決定，所以它是一個(gè)物理化學(xué)常數(shù)。設(shè)可燃混合氣在管內(nèi)的供氣速度為us，火焰?zhèn)鞑ニ俣葹閡0，那么火焰行進(jìn)速度up為：〔1〕當(dāng)火焰鋒面駐定時(shí)up=0，可以近似認(rèn)為火焰?zhèn)鞑ニ俣萿0等于來(lái)流速度us。根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程式(等溫)，將燃?xì)夂涂諝鉁y(cè)量流量換算成〔當(dāng)?shù)卮髿鈮合隆呈⒉ＡЧ軆?nèi)的流量值，然后計(jì)算出混合氣的總流量Q，再根據(jù)流量求出us。圖3.5.1火焰?zhèn)鞑ナ疽鈭D3.5.3實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)裝置如下圖。圖3.5.2飽和蒸汽壓力和溫度關(guān)系實(shí)驗(yàn)裝置圖風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的空氣通過(guò)穩(wěn)壓罐、調(diào)壓閥、流量計(jì)后進(jìn)入引射混合器，燃?xì)饨?jīng)減壓器、調(diào)壓閥、流量計(jì)后在引射混合器中與空氣預(yù)混合，再經(jīng)二次穩(wěn)壓管、防回火器，進(jìn)入石英玻璃管進(jìn)行燃燒實(shí)驗(yàn)。3.5.4實(shí)驗(yàn)方法與步驟1.開(kāi)啟排風(fēng)扇，保持室內(nèi)通風(fēng)，防止燃?xì)庑孤┰斐蓪?duì)人員的危害。2.起動(dòng)風(fēng)機(jī)，翻開(kāi)空氣進(jìn)氣閥，按要求設(shè)定預(yù)混空氣壓力〔空氣壓力5kPa〕。3.3/h)。4.用點(diǎn)火槍在石英玻璃管出口端點(diǎn)燃可燃混合氣(注意：點(diǎn)火槍不能直接對(duì)著玻璃管中心，防止流動(dòng)的可燃混合氣對(duì)點(diǎn)火花的吹熄)；如點(diǎn)火不成功，那么重新調(diào)整燃?xì)夂涂諝獾牧髁?，保證可燃混合物處在著火濃度極限范圍內(nèi)，直至點(diǎn)火成功。5.觀察石英玻璃管口的火焰形態(tài)。6.交替調(diào)節(jié)預(yù)混空氣調(diào)節(jié)閥和燃?xì)庹{(diào)節(jié)閥，使火焰呈預(yù)混合火焰的特征。7.微調(diào)空氣閥和燃?xì)忾y，使可燃混合氣流量微量減小，致使石英玻璃管口火焰鋒面朝著可燃混合氣一側(cè)緩慢移動(dòng)。當(dāng)火焰鋒面根本置于石英玻璃管中間段位置時(shí)，微量調(diào)節(jié)空氣流量閥門(mén)，使可燃混合氣流量微量增大。當(dāng)燃燒速度u0等于可燃?xì)獾膩?lái)流(供氣)速度us時(shí)，火焰行進(jìn)速度up等于零，此時(shí)，火焰鋒面在空間駐定靜止不動(dòng)。如果供氣速度調(diào)節(jié)過(guò)大，會(huì)造成火焰脫火；反之，會(huì)造成回火而吹熄；此時(shí)重復(fù)3~7過(guò)程，直至燃燒火焰鋒面在石英玻璃管中間段駐定而不移動(dòng)。(火焰鋒面駐定參考參數(shù)：燃?xì)饬髁?.2L/min，燃?xì)鈮毫?kPa；空氣流量0.5m3/h，空氣壓力5kPa)8.記錄燃?xì)?、空氣流量及壓力，環(huán)境溫度及當(dāng)?shù)卮髿鈮骸?.關(guān)閉燃?xì)夂涂諝忾y門(mén)，屢次點(diǎn)燃實(shí)驗(yàn)玻璃管出口，一直到滯留在穩(wěn)壓管中所有混合氣全部燃燒完為止，然后整理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)。3.5.5數(shù)據(jù)記錄及整理1.記錄和計(jì)算：實(shí)驗(yàn)設(shè)備名稱(chēng)：可見(jiàn)火焰?zhèn)鞑ニ俣葘?shí)驗(yàn)臺(tái)儀器編號(hào)：大氣壓力B=Mpa室溫=℃石英玻璃管內(nèi)徑d=mm表3.5.1實(shí)驗(yàn)記錄計(jì)算表實(shí)驗(yàn)次數(shù)空氣流量Q1/m3/h空氣壓力P1/kPa燃?xì)饬髁縌2/L/min空氣壓力P2/kPa混合氣流量Q/m3/h火焰?zhèn)鞑ニ俣萿0/m/s1233.5.6實(shí)驗(yàn)分析1.過(guò)量空氣系數(shù)(即空氣消耗系數(shù))和預(yù)熱空氣溫度對(duì)火焰的燃燒溫度、火焰?zhèn)鞑ニ俣扔泻斡绊懀?.倘假設(shè)石英玻璃管無(wú)限長(zhǎng)且管內(nèi)充滿了可燃混合氣，一端閉口，一端開(kāi)口；在開(kāi)口端點(diǎn)火，產(chǎn)生行進(jìn)火焰，請(qǐng)表達(dá)將會(huì)出現(xiàn)怎么樣的燃燒現(xiàn)象？工業(yè)鍋爐多管水循環(huán)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.觀察在自然條件下，平行管汽液雙相的流動(dòng)結(jié)構(gòu)。2.掌握自然循環(huán)故障：停滯與倒流的現(xiàn)象。二、實(shí)驗(yàn)原理自然循環(huán)鍋爐中的循環(huán)動(dòng)力，是靠上升管與下降管之間的壓力差來(lái)維持的。它是由鍋筒〔汽包〕、下集箱、下降管和上升管組成。上升管由于受熱，工質(zhì)隨溫度升高而密度變?。换蛟谝欢ǖ氖軣釓?qiáng)度及時(shí)間下，上升管會(huì)產(chǎn)生局部蒸汽，形成汽水混合物，從而也使上升管工質(zhì)密度大大降低。這樣，不受熱的下降管工質(zhì)密度與上升管工質(zhì)密度存在一個(gè)差值，依靠這個(gè)密度差產(chǎn)生的壓差，上升管的工質(zhì)向上流動(dòng)，下降管的工質(zhì)向下流動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)足，這便形成循環(huán)回路。只要上升管的受熱足以產(chǎn)生密度差，循環(huán)便不停止。循環(huán)回路是否正常，將影響到鍋爐的正常運(yùn)行。如果是單循環(huán)回路〔只有一根上升管和下降管〕，由上升管上升至汽包的工質(zhì)將由下降管中完全得到補(bǔ)充，使上升管得到足夠的冷卻，因而循環(huán)是正常的。但鍋爐的水冷壁并非由簡(jiǎn)單的回路各自獨(dú)立組成，而是由上升管并排組成受熱管組，享有共同的汽包、下降管、下集箱。這樣組成的自然循環(huán)比單循環(huán)具有更大的復(fù)雜性，各平行管之間的循環(huán)相互影響，在各管受熱不均勻的情況下，一些管子將出現(xiàn)停滯、倒流現(xiàn)象。1.循環(huán)停滯：當(dāng)并列的上升管受熱不均時(shí)，管中的汽水混合物的密度便不等，受熱弱的上升管所產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)壓頭就比受熱強(qiáng)的上升管要小。當(dāng)受熱管的運(yùn)動(dòng)壓頭小到不能保證上升管中的工質(zhì)以最低的允許速度做穩(wěn)定的流動(dòng)時(shí)便會(huì)處于停止不動(dòng)的狀態(tài)，這種現(xiàn)象就叫做循環(huán)停滯。當(dāng)發(fā)生循環(huán)停滯時(shí)，傳熱情況將大大惡化，在管子彎頭等部位容易產(chǎn)生汽泡的積累使管壁得不到足夠的水膜來(lái)冷卻，而導(dǎo)致高溫破壞。如果上升管是直接引入汽包的蒸汽空間，那么在受熱弱的上升管的上部，將形成不動(dòng)的自由水面，這樣管壁溫度將會(huì)急劇增高而使管壁過(guò)熱。二、循環(huán)倒流：當(dāng)受熱弱的上升管循環(huán)流速等于負(fù)值時(shí)，上升管將發(fā)生流向顛倒，使上升管變?yōu)橄陆倒?，稱(chēng)為循環(huán)倒流。發(fā)生循環(huán)倒流時(shí)，假設(shè)汽水混合物沿著整個(gè)管子平均地向下流動(dòng)，暫時(shí)不會(huì)發(fā)生什么事故。但是，由于在受熱管子中不斷產(chǎn)生的一局部汽泡由于浮力的作用總是力圖上升的，所以汽泡的運(yùn)動(dòng)方向就與水的流動(dòng)方向相反，而當(dāng)汽泡上升的運(yùn)動(dòng)速度與水向下的運(yùn)動(dòng)速度相等時(shí)，便會(huì)發(fā)生汽泡的停滯，產(chǎn)生所謂的“汽塞〞現(xiàn)象，這時(shí)，發(fā)生“汽塞〞的管段就會(huì)因得不到有效的冷卻而很快地過(guò)熱燒壞。原來(lái)工質(zhì)向上流的上升管，變成了工質(zhì)自上而下流動(dòng)的下降管。如倒流速度足夠大，也就是水量較多，那么有足夠的水來(lái)冷卻管壁，管子仍能可靠的工作。如倒流速度很小，那么蒸汽泡受浮力作用可能處于停滯狀態(tài)，容易在彎頭等處積累，使管壁受不到水的冷卻而過(guò)熱損壞。三、實(shí)驗(yàn)裝置工業(yè)鍋爐多管循環(huán)實(shí)驗(yàn)臺(tái)由十二根玻璃管做成上升管、六根玻璃管做成下降管、二個(gè)上鍋筒和二個(gè)下集箱所組成。系統(tǒng)安裝在支架上；每根上升管都纏繞有額定功率為500W的電加熱絲，每?jī)筛訜峁芄惨粋€(gè)開(kāi)關(guān)。上升管的加熱可以用加熱開(kāi)關(guān)控制通、斷，可調(diào)節(jié)各上升管的加熱程度或停止加熱，從而可以演示出上升管和下降管中正常自然水循環(huán)系統(tǒng)中的水汽流態(tài)、泡狀、彈狀和柱狀汽泡的出現(xiàn)，也可以演示自然水循環(huán)中的常見(jiàn)的故障：停滯和倒流。演示時(shí)，可以通過(guò)交流電流表測(cè)定加熱電路中的電流大小，因市電壓可認(rèn)為根本恒定。通過(guò)參數(shù)可計(jì)算出加熱電功率。圖1工業(yè)鍋爐多管循環(huán)實(shí)驗(yàn)臺(tái)四、實(shí)驗(yàn)方法與步驟1.使用前，首先加水至上鍋筒的水位線處。2.將六組調(diào)壓旋鈕調(diào)至零位，