专业基础综合实验指导书.doc

专业基础综合实验指导书 目 录 实验一 流动与传热综合实验………………………………………………………1 实验1换热器传热系数的测定……………………………………………………… 1 实验２ 温度控制实验……………………………………………………………… 9 实验３ PLC控制实验………………………………………………………………13 实验４ 流动阻力特性实验………………………………………………………… 17 实验５ 数据采集实验…………………………………………………………… 21 实验二 换热器综合实验………………………………………………………… 24 实验三 气液两相流实验指导书………………………………………………… 30 实验1 垂直上升管中气液两相流特性实验…………………………………………31 实验2 倾斜管中气液两相流特性实验…………………………………………… 36 实验3 气液两相流流经孔板的特性实验……………………………………………40 实验4 气液两相流流经文丘里管的特性实验………………………………………44 实验5 水平集箱和垂直并联管管道系统的特性实验……………………………… 47 附录一 电磁流量计………………………………………………………………51 附录二 涡轮气体流量计…………………………………………………………52 附录三 差压变送器………………………………………………………………52 附录四 IMP 3595…………………………………………………………………53 附录五 数据采集程序……………………………………………………………53 实验四 平板气膜冷却实验台实验…………………………………………………55 附录一 液晶测温基本原理及液晶保存喷涂注意事项………………………………58 附录二 数采程序使用说明…………………………………………………………59 实验五 离心泵并联及工况调节实验……………………………………………67 实验一 流动与传热综合实验 实验１ 换热器传热系数的测定 一、实验目的 了解换热器传热系数的测定方法，测定套管式水—水换热器的传热系数； 了解实验装置和测量系统的原理及组成，熟悉温度、流量、和压差的测量方法； 掌握换热器传热系数测定实验数据的处理方法。 二、实验原理 根据换热器理论，稳态工况下换热器的传热量可按照下式计算 式中，为换热器的传热系数，；为传热面积，；是换热器的平均温差，℃。对于图1中的顺流式套管换热器 对于图1(b) 中的逆流式套管换热器 其中和分别是套管换热器的热水进出口温度和冷水进出口温度。 根据热力学理论，热水和冷水通过换热器时的交换的热流量分别为 其中分别是热水和冷水的质量流量，；分别是热水和冷水的定压比热，。如果忽略散热损失，则在稳态工况下 根据换热面的几何尺寸可以计算出换热面积，根据相关的计算公式或图表可计算出水的比热，在稳态工况下，测出热水和冷水的，热流体和冷流体的进出口温度和，就可以根据式(1)式(6)计算出换热器的传热系数 在换热器传热系数的测定实验中，可以通过改变水流量和进口温度来测定不同工况条件下的传热系数，也可以通过更换介质的相对流向测定不同流量时的传热系数，还可以更换不同采取了强化传热措施的换热面来考察传热的增强效果。 三、实验设备及测量系统 1. 系统的组成与结构 实验装置由可程控的冷热水源、流程切换阀门组、被测换热器和测控系统组成，如图3所示。 程控的热水源由程控电加热器、变频器拖动的循环水泵和膨胀水箱组成，根据实验要求向换热器提供给定温度和给定流量的热水。 程控的冷水源由变频器拖动风机的冷却塔、变频器拖动的循环水泵和程控补热电加热器组成，根据实验要求向换热器提供给定温度和给定流量的冷却水。 流程切换阀门组由输配管道和12球阀组成，负责流体内外侧切换和流向切换，切换控制由计算机给出阀门的灯光指示。 被测换热器由两台套管式换热器串联而成，换热器的换热管可以根据需要更换。 测控系统包括2个可控硅调压加电热器温控系统，2个流量变送器、2个差压变送器和6支铂电阻(Pt100)、3台变频器(分别控制冷、热水泵、冷却塔风机)、2组PLC（1组作为运行控制，1组作监测）和1台工控PC（用于数据采集、数据处理和实验管理）组成。系统组成如图4所示。 2. 水流量的测量 流量的测量采用精度为0.5级，量程为4t/h的涡轮流量变送器，安装在循环水泵的出口。涡轮流量变送器将水流量信号转换成4～20mA标准信号，接入到PLC的模拟量输入端子，经A/D转换后成为数字信号。 水温度的测量 水温采用Pt100铂电阻作为传感器，直接接入PLC上的RTD温度采集模块，经模块转换成数字信号。