长玻璃管中火焰的传播总 1.docx

1、长玻璃管中火焰的传播总 1长玻璃管中火焰的传播实 验 指 导 书哈尔滨工业大学功达实验设备公司哈尔滨汪涤教学设备有限公司邮政编码：150001通讯地址：哈尔滨工业大学241信箱联 系 人：汪 涤电 话：（0451）86414839 86414814（含传真）手 机：130*电子邮件：wngdihao网 址：长玻璃管中火焰的传播一、实验目的观察火焰焰面的长玻璃内静止的燃气空气混合物中的传播情况，包括火焰焰面形状、焰面的运动速度，从而增强对火焰传播的认识。利用该实验还可以观察火焰的稳定、回火、脱火、熄火等现象。二、实验原理及实验装置在静止的燃气-空气混合物中，火焰的热量不断地传给未燃的混合气体，使

2、其温度上升而着火燃烧，焰面向可燃气体混合物方面运动。实验装置见图16-1.气源可以是液化石油气，也可以是其它可燃气体。空气可由压缩机供给。也可以用风机。在长玻璃管内放置铜丝网，其作用是防止回火。三、实验方法及步骤（一）静止燃气-空气混合物中的火焰传播先打开燃气阀，后打开空气阀少许，使混合气体充满玻璃管。关闭阀门，然后在点火端点燃，观察火焰焰面及其传播情况。（二）火焰的稳定、回火、脱火先打开燃气阀，后打开空气阀少许，使混合气体玻璃管。然后在点火端点燃，待管内出现火焰前峰停止点火，改变空气阀门大小调节一次空气系数，使火焰峰面清晰。调节混合气调节阀门，以改变玻璃管中混合气的速度。1、观察火焰稳定情况

3、调节混合气调节阀门，使气体速度W等于火焰传播速度（W=），则火焰基本上稳定在管内的某一位置，火焰稳定。此时观察火焰前峰情况；它的色泽同本生灯上的小火焰锥色泽相同，为蓝色，前峰面厚度极薄。前峰面悬于管中不与管壁接触。2、观察回火情况调节混合气调节阀，降低气流速度W，使之小于火焰传播速度（W），火焰前峰将以相对速度（W-）吹向下游，直到推出管口形成脱火最后被吹熄。思考题1、分析火峰面倾斜且成球面状的原因？2、若用此方法测出火焰传播速度，其数值与法向火焰传播速度有什么区别？燃气热值测度实 验 指 导 书哈尔滨工业大学功达实验设备公司哈尔滨汪涤教学设备有限公司邮政编码：150001通讯地址：哈尔滨工业

4、大学241信箱联 系 人：汪涤电 话：（0451）86414839 86414814（含传真）手 机：130*电子邮件：wngdihao网 址：燃气热值测定 一、实验目的及要求， 燃气主要用于燃烧加热，因此燃气热值是燃气工程中要的参数。在燃气生产、供应及应用过程中，都需要经常测试燃气热值。测试燃气热值方法有多种，本实验采用水流式热量计测定燃气热值。要求了解水流式热量计的基本构造及工作原理，掌握水流式热量计的正确操作方法，学会分析影响其测量精度的因素。二、基本原理在水流式热量计中，用连续流过热量计的水吸收燃气完全燃烧时所产生的热量，水吸收热量后温度升高。在稳定工况时，测出相同时间内燃气用量、流过

5、热量计的水量及进、出口水混，即可计算出燃气的高位热值。在测试过程中，还应测出烟气中水蒸气冷凝产生的凝水量，计算出燃气的低位热值。三、仪器设备及测试系统1、水流式热量计（容克式）；2、湿式气体流量计：测燃气量，分度值不大于0.02L；3、水银温度计：测水温度，量程050，分度值不大于0.1；其它温度计，量程为050，分度值不大于0.5。4、空气加湿器、燃气加湿器；5、电子天平：称量水重；或天平：最大负荷10kg、分度值不大于5g；6、大气压力计：分度值必须不大于10Pa；7、盛水器：容积应为510L；8、凝水量筒：容量为20ml，分度值不大于0.5ml；9、燃气压力计：分度值必须不大于1mm；1

6、0、秒表：分度值必须不大于0.1s；11、水箱：容积应大于300L；12、校正湿式气体流量计的标准容量瓶，其容量应与流量计指针转一周读数相等；（二）测试系统测试系统见图14-1.燃气经过压力调节器调整额定压力，经燃气加湿器进行加湿，在通过湿式气体流量计时，测量燃气压力、温度、流量，然后进入本生灯与空气进行混合后燃烧。类图气与热量计中水进行热交换，降温后排出。水从自来水管进入水箱，稳压后流入热量计的恒位水箱，再通过进水调整水量后，进入热量计内，多余水经溢流管流入下水道。进入热量计的水与燃气燃烧产生的烟气进行热交换后，流入盛容器（在测试准备阶段流入下水道）。空气经过空气加湿器进行加湿，相对湿度控制

7、在805%。相对湿度通过加湿器上的干、湿球温度计测量（查附表2），通过加湿器上的调节阀门进行调节。加湿后的空气进入本生灯，与燃气进行燃烧。四、操作步骤1、准备（1）用标准量瓶校正湿式气体流量计得出流量计较正系数f1。湿式气体流量计中的水湿与室温相差应不大于0.5。（2）根据所测燃气的大致热值范围选择适当的本生灯喷嘴，其尺寸可参考下列数据：高位热值（MJ/Nm3）喷嘴直径（mm）12.616.72.516.737.72.037.746.01.546.062.81.0（3）按着水流式热量计测试系统安装热量计、湿式气体流量计、温度计等。（4）打开进水阀门，向热量计内注水。此时热量计的出水口切换阀应指

8、向排水口。进入热量计的水湿应低于室温1.22.5，每次测试的进水湿度波动必须小于0.1。（5）调节空气加湿器，使空气的相对湿度为805%。（6）检查燃气系统的气密性。要求在工作压力下，5分钟压力不下降。（7）排除燃气系统内的空气，点燃本生灯，调节燃气压力达到规定值，调风板使火有清晰的内焰并且稳定燃烧。（8）将点燃的本生灯装入热量计内，确保本生灯稳定放在热量计的规定位置上。（9）调节进水调节阀，使热量计的出、进口水温差为812。（10）调节烟气阀门，使排烟温度与进水温度相差00.2，以免烟气带走热量。运行30分钟后，待进出口不温稳定后（一般要求变化不超过0.5），并且冷凝水均匀滴出后，方可进行测

9、定。2、测定（1）测出盛水器净重，要求读到克。（2）当湿式气体流量计指针零时，记录该值V1（填入附表1中），并将凝水量筒放在热量计的凝水出口下，开始进行测定。（3）当湿式气体流量计指针指向某预定值V1时，并迅速旋转热量计的出水切换阀，使水流入盛水器内，读取进水温度（精确到0.01）。以后，每当湿式气体流量计转过一定体积后（如0.5L），交替地读取进、出口温度（精确到0.01），要求读出并记录10次以上进出口水温（t1和t2）。（4）测定过程持续一定时间后（如燃气用量为10L），迅速将出水切换阀转回测定前位置，记录燃气用量V2.（5）称量流过热量计的水量W。（6）重复上述35项操作步骤，进行第二

10、次测定，并记录下相应的W、V及t1t2。（7）当湿式气体流量计指针指向某预定终了值V2时，迅速取出凝水量筒，记录下燃气用量V及凝水量W。（8）关闭燃气，最后关闭进水阀门，结束测定。（9）在测试过程中应测以下参数：大气压力 读到134Pa环境温度 读到0.5气体流量计上压力 读到10Pa气体流量计上的温度 读到0.5排烟温度 读到0.5五、结果计算1、体积修正系数计算然气体积换算为标准状态下的体积的换算系数为F=式中：F燃气体积修正系数； P大气压力（Pa） b燃气压力（Pa） Stg温度下的饱和蒸汽压（Pa），查附表3； tg燃气温度（）； f1流量计较正系数。2、燃气高热值计算：=式中：Qg

11、w燃气高热值（KJ/Nm3）； W水量（g） t1、t2平均进出口水温（）； V燃气用量（L）； f2热量计修正系数。两次测定燃气高热值的平均值为：= 高位发热量差值=100%当差值超过1%时，应重新测定。3、燃气低热值计算：=-103式中：QDW燃气的低位热值，KJ/m3 W冷凝水量，g； q冷凝水汽化潜热，2.512KJ/g； V与W对应的燃气用量，L。思考题：1、影响燃气热值测定准确性的主要因素是什么？2、为什么说冷凝水滴出后方可开始测定？附表1城市燃气热值测试动量定律仪实 验 指 导 书哈尔滨工业大学功达实验设备公司哈尔滨汪涤教学设备有限公司邮政编码：150001通讯地址：哈尔滨工业大

12、学241信箱联 系 人：汪涤电 话：（0451）86414839 86414814（含传真）手 机：130*电子邮件：wngdihao网 址：动量定律实验一、实验目的1、验证不可压缩流体恒定流的动量方程；2、通过对动量与流速、流量、出射角度、动量矩等因素相关性的分析研讨，进一步掌握流体动力学的动量守恒 定理；3、了解活塞式动量定律实验仪原理构造，进一步启发与培养创造性思维的能力。二、实验装置图1 动定律实验装置图1、供水箱；2、实验台；3、潜水泵；4、水位调节阀；5、恒压水箱；6、管嘴；7、集水箱；8、带活塞测压管；9、带活塞和片的抗冲平板；10、上回水管。自循环供水装置由离心式水泵水箱组合而

13、成。水泵的开启，流量大小的调节均由调节器3控制，水流经供水管供给恒压水箱，溢流水经回水管流回蓄水箱5，流经管嘴6的水流形成射流，冲击带活塞子和片的抗冲平板9，并以与人射角成90。的方向离开抗冲平板，抗冲平板在射流冲力和测压管8中的水压力作用下处于平衡状态。活塞形心水深h，可由测压管8测得，由此可得射流的冲力，即动量力F。冲击后的弃水经集水箱7汇集后，在经上回水管10流出，最后经漏斗和下回水管流回蓄水箱。为了自动调节测压管内的水位，以使带活塞的平板受力并减小摩擦阻力对活塞的影响，本实验装置应用了自动控制的反馈原理和动磨擦减阴技术，其构造如下：带活塞和翼片的抗冲平板9和带活塞套的测压管8如图2所示

14、，该图是活塞退出活塞时的分部件示意图。活塞中心没有一细导水管a，进口端位于平板中心，出口端伸出活塞头部，出口方向与轴向垂直 。在平板上没有翼片b，活塞套上没有窄槽c。工作时，在射流冲击力作用下，水流经导水管a向测压内加水。当射流冲击力大于测压管内水柱对活塞的压力时，活塞内移，窄槽开大，水流外溢增多，测管内水位降低，水压力减小。在恒定射流冲击下，经短时段的自动调整，即可达到射流冲击力和水压力的平衡状态。这时活塞处在半进半出、窄槽部分开启的位置上，过a流进测压管的水量和过c外溢的水量相等。由于平板上设有翼片b，在水流冲击下，平板带动活塞旋转，因而克服了活塞在尚轴向滑移时的静摩擦力。为验证本装置的灵

15、敏度，只要在实验中的恒定流受力平衡状态下，人为地增减测压管中的液位高度，可发现即使改变量不足总液柱高度的5%（约0.51mm），活塞在旋转下亦能有效地克服平衡状态。这表明该装置的灵敏度高达0.5%，亦即活塞轴向动磨擦力不足总动量力的5%。三、实验原理恒定总流动量方程为F=pQ（2v2-1v1）取脱离体如图3所示，因滑动摩擦阻力水平分工0.5%F，可忽略不计，故x方向的动量方程化为Fx =-pc A=-rhc D2=pQ(0-1v1x)即 1pQv1x - rhcD2 = 0式中：h作用在活塞形心处的水深； D活塞的直径 Q射流流量 V1射流的速度1动量修正系数。实验中，在平衡状态下，只要测得流

16、量Q和活塞形心水深h。由给定的管嘴直径d和活塞直径D代入土式，便可率定射流的动量修正系数1值，并验证动量定律。其中，测压管的标尺零点已固定在活塞的圆心处，因此液面标尺读数，即为作用在活塞圆心处的水深。四、实验方法与步骤1、准备熟悉实验装置各部分名称、结构特征，作用性能，记录有关常数。2、开启水泵，打开调速器开关水泵启动2-3分钟后，关闭23秒钟，以利用回水排除离心式水泵内滞留的空气。3、调整测压管位置待恒压水箱满顶溢流后，松开测压管固定螺丝，调整方位，要求测压管垂直，螺丝对准十字中心，使活塞转动松快。然后旋转螺丝固定好。4、测读水位标尺的零点已固定在活塞圆心的高程上，当测压管内液面稳定后，记下

17、测压度管内液面的标尺读数即h值。5、测量流量用体积法或重量法测流量时，每次时间要求大于20秒，若用电测仪测流量时，则须在仪器量程范围内，均需重复测三次再取均值。6、改变水头重复实验逐次打开不同高度上的溢水孔盖，改变管嘴的作用水头。调节调速器，使溢流量适中，待水头稳定后，按35步骤重复进行实验。7、验证v对F2的影响取下平板活塞，使水流冲击到活塞套内，调整好位置，使反射水流的回射角度一致，记录回射角度的目估值、测压管作用水深h，和管嘴作用水H0。五、实验成果1、记录有关常数管嘴内径d= cm 活塞直径D= cmV(nd)T(s)Hc(cm)Q(ml/s)V(cm/s)FQ高中低六、实验分析与讨论

18、1、实测（平均动量修正系数）与公认值（=1.021.05）符合与过滤器？如不符合，试分析原因。2、带翼片的平板在射流作用下获得力矩，这对分析射流冲击无翼片的平板沿x方向的动量方程有无影响？为什么？3、若通过细导水管的分流，其出流角度与v2相同，对以上受力分析有无影响？4、滑动摩擦力f为什么可以忽略不计？试用实验来分析验证f的大小，记录观察结果。（提示：平衡时，向测压管内加入或取出1mm左右深的水量，观察活塞及液位变化）。5、若不为零，会对实验结果带来什么影响？试结合实验步骤7的结果予以说明。流量计标定试验装置实 验 指 导 书哈尔滨工业大学工大实验设备公司哈尔滨汪涤教学设备有限公司邮政编码：1

19、50001通讯地址：哈尔滨工业大学241信箱联系人：汪 涤电 话：(0451)86414893 86414814(含传真)手 机：130*电子邮件：wngdihao网址：一、 实验目的1、 用文丘里流量计、孔板流量计、转子流量计三种计量方法测定流量。2、 测定管路阻力系数。3、 验证并串联管路流量分配规律。二、 实验装置：1、有机计量水箱 2、文丘里管 3、孔板流量计 4、压显示板 5、实验管道 6、浮子流量计 7、水泵 8、塑料水箱 9、实验台支架 10、实验台面三、 实验原理1、 并联管路的计算原理由管路计算的基本公式ht=SQ2可得；S=式中：S阻抗； ht测压管水头差； Q流量。总流量

20、Q应为两支管流量Q1和Q2之和，即：Q= Q1+ Q2对于并联管路，两支管的能量损失相同，均等于两节电间的测压管水头差。即ht = ht1+ ht2设S为并联管路的总阻抗，S1和S2分别为两支管路的阻抗。则Q=，Q1=，Q1=亦即：S=，S2=同时可得：S=流量分配公式为：Q1=Q Q2=Q2、 文丘里、转子孔板流量计的使用方法：（1） 文丘里流量计：因喉管作用使前后产生压差，利用该值可求得所流经的流量（压差可由压差板上读出）。式中其中k为常数式中 Q=k其中K为常数 K=d2（2） 转子流量计：水流自下向上流过转子时，转子受压差推动而上升，在不同流量时平衡于不同位置，过可用转子的位置直接只是

21、流量。（3） 孔板流量计：流体流过孔板时，孔板前后产生压差，其值随流量而变，两者之间有确定的关系。因此可通过测量压差来测定流量（其压差有压差板显示），Q按上式求得。四、实验步骤及要求1、启动水泵，然后缓慢打两支管阀门，同时适当调整阀门使流量达到一定值。2、水流稳定后，测读浮子流量计的读值Q1，孔板流量计在差板上显示的数值v及文丘里流量计压差，P1-P2，同时用切换装置及计量水箱定管路的总流量Q，把上述实验数据填入表格，根据前述公式，计算出S1，S2及S，填入实验报告第一栏。3、改变控制阀门 使总流量Q改变，两支管阀门 不动，重新读数，则把实验数据填入2栏。4、使总流量Q不变，改变支管的控制阀进

22、行读数，并把数据处理结果和浮子流量计进行比较，是否一致，数据填入3栏。流量测定比较仪实验报告序号文丘里流量计体积法支管S计算值P1=p2Q（m/s）Q（m）t（s）Q（ m/s）P1=p2Q（m/s）（s2/m5）Q1（m/s）Q2（m/s）123强迫对流换热系数测定仪实 验 指 导 书哈尔滨工业大学工大实验设备公司哈尔滨汪涤教学设备有限公司邮政编码：150001通讯地址：哈尔滨工业大学241信箱联系人：汪涤电话：(0451)86414893 86414814(含传真)电子邮件：wngdihao网址：气流横掠单管表面对流换热实验一、实验目的 1、了解对流放热的实验研究方法； 2、学习测量风速、

23、温度及热量的基本技能； 3、测定空气横掠单管表面的表面传热系数，并将实验数据整理成准则方程式。二、实验原理根据牛顿公式，壁面平均表面传热系数h，可由下式计算h= W/(m2) （1） 式中：单位时间对流放热量，W； A：试验管有效传热面积，； tw：试验管壁面平均温度，； tf：试验管前后流体平均温度，；根据相似理论，流体受迫外掠物体的表面传热系数h与流速w、物体集合尺寸及流体的物性等因素有关，可整理成下述准则方程式 Nu=cRenprm （2）由于本实验中，流体为空气，pr=常数，故式（2）可简化为： Nu=cRen （3）式中：Nu：努赛尔准则，Nu=；Re：雷诺准则，Re=；d：实验管外

24、径，m；w：实验段来流流速；m/s；：流体导热系数，W/（m）v：流体运动粘度，/s。准则中的定性温度t=（tw+tf） 本实验中的任务是测定Nu和Re准则中所包含的各量，如t、w、d、v、，用式（1）求出h后再计算各准则，然后通过数据处理，求得c与n值，从而建立准则方程式（3）三、实验设备 实验风洞主要由有机玻璃风洞本体构架、风机、试验管、电加热器及热工仪表（水银温度计、倾斜式微压计、皮托管、电位差计、电压表以及调压变压器）组成（图1）。风洞本体包括：双扭曲线进风口、蜂窝器、金属网、第一测试段、实验段、第二测试段、收缩段、测速段、扩大段等。在实验段中装有实验管，铜管管壁嵌有4对热电偶以侧壁温

25、，馆内装有电加热器作为热源。图1实验室风洞简图1、双扭曲线进风口；2、蜂窝器；3、测试段；4、收缩段；5、测速段；6、扩大段；7、橡皮接管；8、风机四、实验步骤1、先将皮托管与微压计，热点偶遇电位差计接好并校正零点。连接电加热器、电流表、电压表及调压变压器线路。经检查确认无误后，准备启动风机。2、在关闭风机出口挡板的条件下启动风机，然后根据实验要求开启风机出口挡板，调节风量。3、根据需要调节变压器，使其在某一定热负荷下（约250w）工作，至壁温达到稳定（壁面热电势在3分钟以内保持读数不变，即可认为已达到稳定状态）后，开始记录电偶电势、电流、电压、空气进出口温度以及倾斜式微压计读数。4、在测量风

26、压时，若微压计液柱上下摆动，说明风压不稳定，这时可取平均值。5、本实验在一定热负荷下通过调整风速来改变Nu数和Re数的数值。为此保持电流、电压、为定值，一次调节风机出口挡板，在各个不同的开度下测得其动压头、空气进出口温度以及电流表、电压表、电位差计的读数。6、实验完毕后，先切断试验管加热电源、待实验管冷却后在停风机。五、实验数据的测量与整理1、实验管进出口空气温度tf1和tf2的测量，分别采用玻璃管温度计在风洞入口和实验段出口处进行。2、流速w的测量，采用皮托管在测速段截面中心点进行。由于测速截面流速分布均匀，因此不必进行截面速度不均匀度的修正。 W= （4）由式（4）计算出的流速是测速段的流

27、速w，而式（3）采用的流速是实验段来流速度w。由连续性方程：wA=wA，可得试验段最面流速w为： W= （5）式中：A：测速段流道截面积， A：试验段流通截面积，图2倾斜式微压计读值示意图3、壁面温度的测量。通过切换开关，依次在电位差计上读出壁面上4个热电偶的毫伏值，再在“常用热电值对照表”中查得所对应得温度后，求得4点的平均温度tw，即为壁面温度。放热系数h由式（1）计算。由于电热器所产生的热量Q，除以对流方式由管壁传给空气外，还有一部分热量由管壁辐射出去，因此对流放热量e为：e=Q-=VI- （6）式中：Q=VI为电加热量； V:电加热器两端电压V； I：通过电加热器的电流A；如为功率表直

28、接读电功率；：辐射散热量W，用下式计算：=C0A()4-()4 （7）:试验管表面黑度，见设备规范表；C0：黑体辐射系数，C0=5.67W/（K4）；A：试管表面积；Tw:试验管壁面平均温度K；Tf：空气进出口平均温度K；4、准则方程式的建立。至此，根据所求得的实验数据，即可求得Re数及相对的Nu数。对式（3）取对数可得：lgNu=lgc+nlgRe （8） 可见，将各点的lgNu和lgRe值点在双对数座标图上，可得一条直线。n值可根据这条直线的斜率求得。根据直线上任一点的lgNu和lgRe数值求得c值，即： C= （9） 至此，准则方程式中各量均已知，因此准则方程式建立，也可以利用最小二乘法直接回归准则方程式。六、分析与思考：1、分析讨论影响表面传热系数的因素。2、为什么要求在实验管壁面温度稳定时记录数据？3、简述实验的收获和体会。附表1：试验设备规范序号名称单位320试验台1实验段风洞截面尺寸mm2320702测速段风洞截面尺寸mm260703实验管外径mm354实验管有效长度mm3205电加热器