《热工测试》实验教学大纲最新.doc

热工测试热工测试 实验教学大纲实验教学大纲 实验课程编码 I0272634 学时数 16 学分数 1 适用专业 无机非金属材料工程 先修课程 热工过程及基础 流体力学风机与泵 考核方式 考查 一 实验课程的性质与任务一 实验课程的性质与任务 本课程是培养学生解决实际工程测量问题能力的专业实践课 是材料工程类学生的一 门重要的专业实践课 本课程涉及硅酸盐工业生产热工过程的主要参数 如温度 压力 流量 炉烟成分的测量方法及测量仪表 本课程实验注重归纳共性的测量技术的基本理论 和测量变换元件的物理方法和概念 通过典型参数测量示例 举一反三 使学生初步掌握 热工测量及仪表的基本理论 基本技术和基本方法 通过本实验课程的学习 学生应熟悉工业生产过程中主要热工参数的检测理论和方法 在工程实践中能正确选择相适应的监测方法和组成适宜的检测系统 准确 及时地获取热 工生产过程中的相关信息 能初步掌握信息提取 信息转换以及信息处理的理论和方法 二 实验项目二 实验项目 实验一实验一 新型干法水泥窑热工测试模拟新型干法水泥窑热工测试模拟实验 实验 2 2 学时 学时 1 实验的目的和要求 1 了解热工测试对回转窑的测试作用 如何根据测试数据调整窑的操作 掌握热工 测试的测量方法 2 了解热工测试的国家标准内容 如何编写测试报告 3 了解测试的系统划分以及确定测试点 2 实验内容或原理 通过水泥生产线仿真教学系统 模拟新型干法水泥窑的整个生产过程 讲解窑的具体 操作及主要技术参数要求 并结合热工测量说明在生产中如何选定测试点 来监控这些技 术参数 以保证它们处于规定范围之内 实验二实验二 气体压力及流量测定气体压力及流量测定实验 实验 4 4 学时 学时 1 实验的目的和要求 1 正确理解表压力 绝对压力 正压 负压等专业术语的意义 2 了解倾斜式微压计 手持式数字压力计的测压原理 结构 特点和使用场合 3 熟悉常用压力 差压 传感器和变送器的工作原理 结构 特点 4 熟悉压力和差压测量仪表的校验方法 5 深刻理解安装 使用中的注意事项 2 实验内容或原理 1 绝对压力 表压力 正压 负压 2 U 型管压力计 倾斜式压力计 手持式数字压力计 3 微压压力变送器 根据工作原理的不同 测量压力的仪表主要有以下几类 1 液柱式压力计 利用管内一定高度液柱所产生的压力与被测压力平衡的原理实现 测压的压力计 2 弹性压力计 利用弹性材料在压力的作用下产生弹性变形的原理实现测压的压力 计 根据虎克定律 弹性物体在弹性极限内 其弹性变形与所受外力呈一定关系 即受外 力越大 弹性物体的弹性变形也越大 3 电气式压力计 将被测压力转换为电信号实现测压的压力计 4 活塞式压力计 利用活塞及标准质量重物 砝码 的重力在单位底面积上所产生的 压力 通过密封液的传递与被测压力平衡的原理实现测压的压力计 这种测压原理与上述 液柱式压力计测压原理的不同之处是以固体重力代替液体重力 数字压力计是采用数字显示被测压力量值的压力计 可用于测量表压 差压和绝压 其工作原理如图 1 所示 被测压力经传压介质作用于压力传感器上 压力传感器输出相应 的电信号或数字信号 由信号处理单元处理后在显示器上直接显示出被测压力的量值 它 属于电气式压力计 其中主要的组成部件就是压力变送器 压力变送器原理是基于陶瓷膜片的压阻式传感器 特殊的正比压阻效应材料通过厚膜 技术被印刷在陶瓷膜片上 通过特殊的工艺 该材料能达到高灵敏度 高稳定和宽工作温 度范围的要求 传感器具有极好的线性 当受到外力作用时产生微应变 电阻率发生变化 使桥臂电阻发生变化 经过放大电路输出线性信号 在测量微小压力时 由于读数等因素引起的相对误差会较大 为提高测量精度 可做 成斜管式微压计 实验二实验二 风杯式风向风速仪测定风速风杯式风向风速仪测定风速实验 实验 2 2 学时 学时 1 实验的目的和要求 1 了解风杯式风向风速仪的结构和工作原理 2 掌握如何正确使用风杯式风向风速仪测定风速 2 实验内容或原理 风向 风速仪用于测量瞬时风速风向 具有自动显示功能 主要由支杆 风标 风杯 风速风向感应器组成 风标的指向即为来风方向 根据风杯的转速来计算出风速 所以也 叫风杯式风向风速仪 利用风杯式风向风速仪测定风速 实验三实验三 热电偶校验实验热电偶校验实验 4 4 学时 学时 1 实验的目的和要求 1 观察工业用热电偶的结构 获得有关感性认识 2 掌握热电偶校验 或分度 的方法 3 应用比较法求得被校验 或分度 热电偶的毫伏 温度的关系曲线 4 与同类型标准化热电偶的热电性质比较 确定在一定的测量范围内 由于热电性 质的非标准可能产生的误差 2 实验内容或原理 比较法校验热电偶是通过标准热电偶和被校热电偶测量同一稳定对象的温度来进行的 本实验采用管式电炉作被测对象 用温度控制器 以下简称温控器 使电炉温度自动地稳 定在设定值上 用比较法校验时 必须保证两只热电偶的热端温度保持一致 为此需要把热电偶的保 护套管卸去 将两只热电偶的热端用镍铬丝卷扎在一起 插入到管式电炉的 2 3 深处 再 将管式电炉的炉口用硅酸铝封堵 以防外界冷空气进入电炉导致炉温波动 本实验使用一 只去掉保护套管的热电偶作为标准热电偶来校验未去掉保护套管的热电偶 热电偶的示值检定温度 按偶丝材料及电极直径粗细决定 300 以下各检定点 应增 加 100 校验点 实验四实验四 温度测量实验温度测量实验 2 2 学时 学时 1 实验的目的和要求 1 掌握红外线测温原理 了解红外测温仪的结构 2 掌握如何选用合适的红外测温仪进行现场测温 3 掌握如何使用红外测温仪测量温度 并理解其测温误差产生的原因 及改进措施 2 实验内容或原理 红外测温仪由光学系统 光电探测器 信号放大器及信号处理 显示输出等部分组成 光学系统汇聚其视场内的目标红外辐射能量 红外能量聚集在光电探测器上并转变为相应 的电信号 该信号再经换算转变为被测目标的温度值 实验四实验四 智能烟尘测定仪智能烟尘测定仪气体含尘浓度测定及成分分析气体含尘浓度测定及成分分析实验 实验 2 2 学时 学时 1 实验的目的和要求 1 了解智能烟尘测定仪的结构 并掌握其工作原理 2 掌握如何用智能烟尘测定仪进行气体含尘浓度测定和气体成分分析 2 实验内容或原理 烟气 烟尘分析仪的烟尘测定方法依据 GB T16157 1996 固定污染源排气中颗粒物测 定与气态污染物采样方法 烟气 烟尘分析仪的烟尘测定方法采用法定的过滤计重法 即取样管从烟道中等速抽取 一定量的烟气 通过滤筒捕集其中的烟尘 称重得到滤筒捕集烟尘前后的重量差作为烟尘 量 再根据抽取的烟气量 计算出烟尘浓度 烟气 烟尘分析仪根据各种烟温 计温 动压 静压 计压 流量等传感器的信号和含 湿量值等参数 计算出等速跟踪流量 控制抽气泵的抽气量实现等速采样 并自动累计得 到采样体积 烟气 烟尘分析仪的含湿量测定方法采用干湿球法 即被测烟气在一定的速度下流经干 湿球温度计 根据干 湿球温度计的读数和排气压力 计算得到烟气含湿量 烟气 烟尘分析仪通过含湿量取样器 根据干 湿球温度传感器信号和压力信号 结合 输入的大气压 自动计算出烟气的含湿量 烟气 烟尘分析仪的烟气测定方法采用电化学法 即气泵将被测烟气通过烟气取样枪引 入仪器 经除尘 脱水后流经各种电化学传感器 并与其发生化学反应 使电化学传感器 输出一定的电流 此电流的大小在一定条件下与气体成分的浓度成正比 烟气 烟尘分析仪通过测定电化学传感器的输出电流 得到各种烟气的浓度 同时仪器 可根据烟气含氧量计算出折算浓度 以及根据烟道的排气参数计算出污染气体的排放量 利用智能烟尘测定仪进行烟气动压 静压 烟温 含湿量 流速 风量等工况参数的 测定 实验四实验四 手提式气体分析仪测定气体成分手提式气体分析仪测定气体成分实验 实验 4 4 学时 学时 1 实验的目的和要求 1 了解手提式气体分析仪的使用原理 2 掌握手提式气体分析仪的操作 能独立进行烟气成分的测定 3 学会对烟气组成成分 CO 2 O2 CO 及 N2的分析与计算 4 根据烟气成份学会对空气过剩系数 的计算 学会分析窑炉内燃料燃烧情况 2 实验内容或原理 工业上 用于烟气成分分析的仪器种类有很多 本实验为手提式气体分析器 它是在 过去的奥式气体分析器的基础上加以改造后设计制作的 它是一种利用不同的化学吸收剂 逐次对烟气中各项组分进行吸收 来达到对烟气成分进行分析的方法 主要是对燃烧产物 中的 CO2 O2和 CO 的体积百分比进行测定 其原理为 CO 2的测定 用苛性钾 KOH 或苛性纳 NaOH 溶液吸收 CO2 吸收过程如下 2 KOH CO2 K2CO3 H2O 同时此溶液中亦吸收烟气中含量很少的 SO2 反应公式为 2 KOH SO2 K2SO3 H2O O2的测定 用焦性没食子酸 2C6H3 OH 3 碱溶液吸收了 O2 吸收过程如下 C6H3 OH 3 3KOH C6H3 OK 3 3H2O 三羟基苯钾 2C6H3 OK 3 1 2O2 KO 3 C6H3 C6H3 OK 3 H2O 六羟基联苯钾 CO 的测定 用氧化亚铜 Cu2Cl2 的氨溶液吸收 CO 吸收反应如下 Cu2Cl2 2CO Cu2Cl2 2CO Cu2Cl2 2CO 4NH3 2H2O 2 NH4Cl 2Cu NH4 C2O4 N2的测定 烟气中 N2不做个别的分析 测定 CO 2 O2 CO 后剩余的气体都认为是 N2 三 实验报告要求三 实验报告要求 每次试验过程中 必须认真记录测量数据 试验结束后必须认真完成实验报告 并在 下次试验之前提交上次