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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展,熱工學在工業生產、能源開發和環境保護等領域發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據支持。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,研究傳熱規律。
3. 流體力學設備:如流變儀、液壓系統、氣動系統等,用于模擬流體流動現象,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,用于分析物質的熱性質和結構。
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. 環境實驗設備:如空氣調節器、水質分析儀器等,用于研究環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,培養實際操作能力和創新思維。
2. 科研功能:為科研人員提供實驗條件和數據支持,推動熱工學領域的研究成果。
3. 工程設計功能:幫助工程師優化設計方案,提高工程性能,降低能耗。
4. 技術開發功能:為新產品的研發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. 工業生產:用于優化生產工藝,提高產品性能,降低能耗。
2. 能源開發:用于研究新能源的開發利用,提高能源利用效率。
3. 環境保護:用于研究污染物的處理和減排技術,改善生態環境。
4. 建筑材料:用于研究建筑節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、工質基本熱力性質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《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.工作環境:溫度-5℃~+40℃ 相對濕度<85%(25℃) 海拔<4000m
3.設備容量:<10kVA

三、系統組成
實驗設備主要由實驗操作系統、信號采集與測控系統、電氣控制系統三大部分組成。
1、數據系統
數據系統
2、四種測試模式
測試模式
3、實驗操作系統
主要包括壓縮機制冷循環系統、冷凝管特性測試系統、蒸發管特性測試系統、冷卻塔及冷卻水循環系統等。實驗操作系統配備谷輪3HP閉水冷機組一套,中央空調室內風機盤管一套,模擬鍋爐熱水循環系統一套。
4、信號采集與測控系統
1)絕壓傳感器:測量檢測量熱器內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:觀測制冷系統制冷劑的流量。4-20MA
4)溫度變送器:觀測系統壓縮機吸/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:顯示系統中熱水箱及量熱器內部的溫度,同時輸出控制信號控制功率變送器的輸出功率。
電動調節閥:調節系統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/空調系統操作軟件:(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、壓縮機、冷凝器、蒸發器的性能分析報告,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并進行計算,還可以繪圖。
主要功能
1)制冷劑性能的數據獲得(物熱力學與熱物理據運行據數時,制冷劑的比較)、組件計算 、組件效率的計算。
2)瞬間動態仿真對象的冷卻: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)軟件把可數據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的熱力物質數據和運輸特性。含有計算不同的一級和多級步循環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。第4步中也可計算制冷管子定徑的新模數。可以在項目中了解如何選擇和計算這些過程:
9)計算熱力性質和各點:可以在氣體或液體飽和狀態下計算熱力性質和各狀態點
10)獲得制冷狀態圖: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過程順序插到圖
11)8種選擇循環圖標,可以根據自己的參數來設定制冷循環,單級循環和多級循環均可以實現,不僅有各種制冷劑的物性參數表。如進入5號壓縮參數設定界面,等待參數設定完畢,點擊計算按鈕;當參數計算完成,可查看各壓力點參數以及性能系數、質量流率,配管尺寸等參數
12)壓焓圖,PC系統模擬計算運行條件與已知組件的系統評估操作,系統效率和建議,評價降低能耗。
四、實驗項目
1、制冷系數測量
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、蒸發器性能測試
5、冷凝器性能測試
6、風機盤管空調器制冷量的測試
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運行據數據,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中,系統中組件參數以及性能系數、質量流率,配管尺寸等參數

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