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2024-07-08 07:13

熱工學綜合實驗設備:理論與實踐教學的結合

隨著科學技術的不斷發(fā)展,熱工學在工業(yè)生產(chǎn)、能源開發(fā)和環(huán)境保護等領域發(fā)揮著越來越重要的作用。熱工學綜合實驗設備作為熱工學研究的重要工具,不僅有助于培養(yǎng)學生的理論知識和實踐能力,還能為科研人員提供寶貴的數(shù)據(jù)支持。本文將從熱工學綜合實驗設備的種類、功能及應用等方面進行闡述,以期對熱工學研究產(chǎn)生積極的推動作用。
熱工學綜合實驗設備
一、熱工學綜合實驗設備的種類
熱工學綜合實驗設備主要包括以下幾類:
1. 熱力學參數(shù)測量設備:如溫度計、壓力計、流量計等,用于測量溫度、壓力和流量等熱力學參量。
2. 傳熱設備:如恒溫槽、加熱爐、冷卻器等,用于模擬傳熱過程,研究傳熱規(guī)律。
3. 流體力學設備:如流變儀、液壓系統(tǒng)、氣動系統(tǒng)等,用于模擬流體流動現(xiàn)象,研究流體力學特性。
4. 熱分析設備:如熱重儀、差示掃描量熱儀(DSC)、X射線衍射儀(XRD)等,用于分析物質(zhì)的熱性質(zhì)和結構。
5. 燃燒設備:如燃燒試驗臺、氣體擴散器等,用于研究燃燒過程及其影響因素。
6. 制冷設備:如制冷機、冷凝器、蒸發(fā)器等,用于模擬制冷過程,研究制冷原理。
7. 換熱設備:如板式換熱器、螺旋管換熱器等,用于研究換熱器的設計和性能。
8. 熱處理設備:如淬火爐、回火爐、退火爐等,用于研究金屬材料的熱處理工藝。
9. 環(huán)境實驗設備:如空氣調(diào)節(jié)器、水質(zhì)分析儀器等,用于研究環(huán)境熱效應和污染物處理。
二、熱工學綜合實驗設備的功能
熱工學綜合實驗設備具有以下主要功能:
1. 教學功能:通過實驗教學,使學生掌握熱工學的基本理論知識,培養(yǎng)實際操作能力和創(chuàng)新思維。
2. 科研功能:為科研人員提供實驗條件和數(shù)據(jù)支持,推動熱工學領域的研究成果。
3. 工程設計功能:幫助工程師優(yōu)化設計方案,提高工程性能,降低能耗。
4. 技術開發(fā)功能:為新產(chǎn)品的研發(fā)和新技術的應用提供實驗驗證和技術支持。
三、熱工學綜合實驗設備的應用領域
熱工學綜合實驗設備在以下領域得到了廣泛應用:
1. 工業(yè)生產(chǎn):用于優(yōu)化生產(chǎn)工藝,提高產(chǎn)品性能,降低能耗。
2. 能源開發(fā):用于研究新能源的開發(fā)利用,提高能源利用效率。
3. 環(huán)境保護:用于研究污染物的處理和減排技術,改善生態(tài)環(huán)境。
4. 建筑材料:用于研究建筑節(jié)能技術和新型建筑材料的性能。
5. 交通運輸:用于研究汽車尾氣排放控制技術和高速列車的氣動性能。

一、簡介
熱工學綜合實驗設備是根據(jù)相關課程教學大綱要求而研制。熱工學綜合實驗設備能開設熱力學基本定律、工質(zhì)基本熱力性質(zhì)及能量有效轉換等實驗項目,通過實驗使學生掌握相關熱工參數(shù)的測試方法。熱工學綜合實驗設備適合動力、機械類相關專業(yè)《工程熱力學》、《傳熱學》、《熱工學》等課程的實驗教學設備。
熱工學綜合實驗設備
二、技術性能
1.輸入電壓:三相五線AC380V±10% 50Hz
2.工作環(huán)境:溫度-5℃~+40℃ 相對濕度<85%(25℃) 海拔<4000m
3.設備容量:<10kVA

三、系統(tǒng)組成
實驗設備主要由實驗操作系統(tǒng)、信號采集與測控系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)三大部分組成。
1、數(shù)據(jù)系統(tǒng)
數(shù)據(jù)系統(tǒng)
2、四種測試模式
測試模式
3、實驗操作系統(tǒng)
主要包括壓縮機制冷循環(huán)系統(tǒng)、冷凝管特性測試系統(tǒng)、蒸發(fā)管特性測試系統(tǒng)、冷卻塔及冷卻水循環(huán)系統(tǒng)等。實驗操作系統(tǒng)配備谷輪3HP閉水冷機組一套,中央空調(diào)室內(nèi)風機盤管一套,模擬鍋爐熱水循環(huán)系統(tǒng)一套。
4、信號采集與測控系統(tǒng)
1)絕壓傳感器:測量檢測量熱器內(nèi)部以及壓縮機吸氣口與排氣口的壓力
2)渦輪流量計:用來測量系統(tǒng)中冷卻水以及冷凍水的流量
3)制冷劑流量計:觀測制冷系統(tǒng)制冷劑的流量。4-20MA
4)溫度變送器:觀測系統(tǒng)壓縮機吸/排氣、冷卻塔進/出水口、冷凝器制冷劑出口等中各點溫度
功率控制器:控制實驗系統(tǒng)中電加熱絲的加熱功率,得到實驗所需要的恒溫熱水
溫度顯示儀:顯示系統(tǒng)中熱水箱及量熱器內(nèi)部的溫度,同時輸出控制信號控制功率變送器的輸出功率。
電動調(diào)節(jié)閥:調(diào)節(jié)系統(tǒng)中冷卻水和冷凍水的流量
功率測量儀:測量壓縮機、量熱器加熱管及熱水箱加熱管的實時功率。
實驗目的
5、制冷/空調(diào)系統(tǒng)操作軟件:(單機版)
是為學習、實驗、實訓、而設計的制冷教學、管理、應用軟件,軟件支持在線選型,輕松的進行各種組件制冷量、特性、制冷劑的計算,還可以詳細的分析計算出各系統(tǒng)、壓縮機、冷凝器、蒸發(fā)器的性能分析報告,是不可多得的制冷系實訓應用軟件,軟件可有效計算分析制冷系統(tǒng)中的特性,是工作學習的好幫手。PC版本軟件支持在PC上進行制冷系統(tǒng)各組件模擬運行,模擬效果非常之逼真,可以獲取詳細的參數(shù)并進行計算,還可以繪圖。
主要功能
1)制冷劑性能的數(shù)據(jù)獲得(物熱力學與熱物理據(jù)運行據(jù)數(shù)時,制冷劑的比較)、組件計算 、組件效率的計算。
2)瞬間動態(tài)仿真對象的冷卻:如:其冷卻期間的評估。
3)周期分析:例如一個和兩個階段的周期比較。
4)系統(tǒng)尺寸:獲得組件的大小與一般的尺寸標準。
5)過冷溫度的設定、過熱度加載選擇計算
6)提供便捷的制冷系統(tǒng)使用方法,支持在PC上模擬制冷的效果,可以制作壓焓圖,可以測試制冷系統(tǒng)是否可以正常運行,非常廣泛應用于高校學習、實訓。
7)軟件把可數(shù)據(jù)獲得應用制冷管道管徑選型、制冷劑物性組件、計算制冷劑物性、計算制冷劑管道壓降。您就相當于有了個助手和顧問,可以計算所有制冷劑和一些CFC的熱力物質(zhì)數(shù)據(jù)和運輸特性。含有計算不同的一級和多級步循環(huán)制冷模型和計算制冷劑管尺寸的模型。
8)軟件可獲得幾個不同的單步和雙步制冷機械加工模數(shù)。第4步中也可計算制冷管子定徑的新模數(shù)。可以在項目中了解如何選擇和計算這些過程:
9)計算熱力性質(zhì)和各點:可以在氣體或液體飽和狀態(tài)下計算熱力性質(zhì)和各狀態(tài)點
10)獲得制冷狀態(tài)圖:為所有制冷劑提供了相關的壓力焓和溫度-焓圖(p,h- 和T,s-圖);甚至還可以按按扭將計算過的循環(huán)過程順序插到圖
11)8種選擇循環(huán)圖標,可以根據(jù)自己的參數(shù)來設定制冷循環(huán),單級循環(huán)和多級循環(huán)均可以實現(xiàn),不僅有各種制冷劑的物性參數(shù)表。如進入5號壓縮參數(shù)設定界面,等待參數(shù)設定完畢,點擊計算按鈕;當參數(shù)計算完成,可查看各壓力點參數(shù)以及性能系數(shù)、質(zhì)量流率,配管尺寸等參數(shù)
12)壓焓圖,PC系統(tǒng)模擬計算運行條件與已知組件的系統(tǒng)評估操作,系統(tǒng)效率和建議,評價降低能耗。
四、實驗項目
1、制冷系數(shù)測量
2、換熱器溫差傳熱作功能力損失測定
3、冷卻塔性能實驗
4、蒸發(fā)器性能測試
5、冷凝器性能測試
6、風機盤管空調(diào)器制冷量的測試
7、學會使用軟件輔助計算,輕松的制冷劑性能的計算(物熱力學與熱物理據(jù)運行據(jù)數(shù)據(jù),制冷劑的比較)、組件計算 、組件效率的計算。
8、學會使用軟件計算各種制冷循環(huán)中,系統(tǒng)中組件參數(shù)以及性能系數(shù)、質(zhì)量流率,配管尺寸等參數(shù)