热工综合实验

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1、热工综合实验一、实验目的1.熟悉工程上常见的热工测试仪器及仪表，如速度、流量、温度等测量仪；掌握这些热工测试仪器及仪表的T作原理与使用方法：2.认识风机，了解其结构，常握其工作原理；3.了解压力、流量、温度测定在硅酸盐工业牛产控制中的重要作用；4.通过实验巩固流体力学与传热学的理论基础，学会用理论基础知识分析在工程测最中的实际应用。二、实验内容1.气流压力的测量1）了解U型管、斜管微压计、数字微压计、压力传感器的工作原理；2）用U型管测量管道内的静压；3）用斜管微压计测量管道内的静压和动压；4）用数

2、字微压计、压力变送器测量管道内压力。2.流速流量测量1）了解标准皮托管、文丘里管、热球式风速仪的工作原理；2）用标准皮托管、U型管、斜管微压计、热球式风速仪测量管道内的流速和流量；5）在不同形状的管道中测量管道内的流速和流量。3.温度测量1）分别用水银温度计和热电偶测量气体的温度，并做比较；2）用热电偶测量气体的温度。4.管道内压力分布的测定1）测量管道中不同位置处的压力，绘出管道内压力分布图；2）分析管道内气体压力分布；3）求解阀门的局部阻力系数、管道的沿程阻力系数及气体对弯管的冲力。5.强迫对流

3、换热系数的测定了解对流换热系数测足的测试系统及测试方法，了解局部换热系数的变化规律，学会实验测定流体流过加热管道时的对流换热系数，确定努谢尔与雷诺数、普朗特数之间关系。三、实验装置实验装置示意图如图lo本实验主要设备冇风机和管道，所需主要仪器冇皮托管、压力计、测速仪、温度计、热电偶、转速表、卷尺等。图1实验装置示意图四、实验基本知识(-)气体压力测量的基本原理实验室常采用液柱式压力计测量被测点的相对压强，其测量原理以流体静力学基木方程式为依据。常用的液柱式压力计有U型管压力计和倾斜式微压计。U形管测

4、压计的结构是一-个装在刻度板上两端开口的U形玻璃管。测暈时，管的i端与被测容器相接，另一端与人气相通，一般在工程中，当被测压力较人(但<202650Pa)时，多采用U型管圧力计,如图2⑷所示。被测压力为:Ap=p,-p2=hy(1)当被测压力较小(<1()0Pg)时，，常采用倾斜微压计。倾斜微压计是由一个大截面的杯了接一个可调节倾斜角度的细玻璃管构成，其中盛有密度为卩的液体，如图2(b)所示。图2测压计显示原理(a)U形管压力计；@)倾斜式微圧计（二）气体流速与流量测量的基本原理流速与流量测定的仪器

5、有很多。-•般的在低速流场中，根据伯努利方程式，只要测出了某点的流体全压內和静压0即可求出该点的流速。如3为气休测速管工作原理图，G点是测量全压的管口，它止对来流，流动在此处静止，形成驻点，速度为零；b点为静压管口。P.+皿沿ab流线列气体元流伯努利方程,则得到:动压:Pd2PbPigPlib+几+0=几+£^L=P(l~Pb2g(p'-p)h式中p——被测流体的密度，kg/m3；p'——差压计内流体的密度，kg/m图3测速管工作原理图1—实验管道2—测压管3——测压计（三）温度测量的基本原理常用

6、的测温仪器冇接触式仪表（如玻璃液体温度计、压力表式温度计、双金属温度计、热电阻温度计和热电偶鬲温计等）和非接触式仪表（如辐射式温度计等）本实验采用的主要是液体玻璃温度计和热电偶温度计。图4液体玻璃温度计1—温包2—毛细管3—刻度标4—安全包液体玻璃温度计是基于液体容积随温度升高而膨胀的原理制成的。最常见的为水银玻璃温度计，其测量范恫在・30°C—300°Co这种温度计的优点是百观、测量准确、结构简单、造价低廉，使用简便，故广泛应用于工业和实验室的各个领域，但冇易碎，热惰性大，不能远传和自动记录，只能

7、在测点处就地读数等缺点。热电偶温度计也是IT前应用最广泛的一种测温仪衣。它主要山热电偶和指示温度的二次仪表组成。如图5为普通插入式热电偶，其结构主要有三部分：热电偶、保护套管和绝缘子。其屮热电偶是温度的传感器，是这种温度计的核心。这种热电偶的测量端（即热端）插入被测对象的内部，常用以测量图5插入式热电偶1—热电极2—-绝缘套管3—保护管4-接线盒500°C以上的髙温。热电偶温度让结构简单，制造方便，稳恋性好。但热电偶元件易受化学侵蚀，热电偶冷段温度对测量有很大影响，必须加以校正。（参见《工程测试仪衣

8、》教材）（四）管道内的压力分布为反映气流沿程的能暈变化，更好的解决管道系统的设计和运行管理问题，同吋也为管道系统分析奠泄基础，很有必要分析气体在管道内流动吋，管道内压力和流速的变化规律。根据流体力学的原理，管道内任何一点的全压等于该点的静压与动压Z和：Pg=Pd+Ps（16）若测出某点的动压和静压就可以求出该点的全压。将管道中所有点的动压值和静压值连起来，就可以得到静压线和全压线，如图所示。五、实验步骤1.熟悉设备、流程及各种仪表的操作与使用;2.确沱不同位置的管道直