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燃气工程课程实验指导书实 验 报 告学生姓名： 班 级： 专 业： 学 号： 任课教师： 成 绩： 中国矿业大学建筑工程学院建筑环境技术综合实验室2006年3月13实验一 家用液化石油气调压器调压特性试验一、实验目的通过家用液化石油气调压器调压特性的测试，确定调压器是否满足技术要求。加深对调压器工作原理的理解。二、实验装置 工作原理：检验用气源压力在不低于1.56MPa、压力波动不大于额定值2%的条件下流入实验台，根据需要定值调压器调控压力P1，打开相应测量范围内的压力表测量，供给被测调压器。通过被测调压器后的气体，被U型水柱压力表测定调压器出口压力P2，温度计测定其温度，然后流经流量调节阀进入转子流量计，计量流量后排出。由不同的进、出口压力和流量数值，即可评定被测调压器的性能。实验装置系统如图1所示。 图1 调压器特性试验装置系统图三、调压器的基本设计参数1、术语、符号、代号a、家用液化石油气压调压器 将液化石油气进口压力由0.03-1.56MPa调至规定的出口压力2.750.49kPa的调节装置（以下简称调压器）b、额定出口压力P2sh 把调压器的出口压力调整到规定压力范围内的某一定值，以值即为该调压器的额定出压力值。c、关闭压力Pb缓慢关闭调压器出口阀门，当流量等于零时，1min后所得到的出口压力值。d、压力回差 P 当流量一定时，在设计规定的进口压力全范围内，升高、降低的往返过程中，同一进口压力下所得到的两个相应出口压力值之差。e、稳压精度P2调压器出口压力偏离额定值的偏差与额定出口压力的比值。f、额定流量Qn在设计规定的性能范围内，当进口压力为允许最低值，其出口压力为稳压精度范围内的下限值时的流量。2、技术要求 一般规定：a、调压稳压精度应18%。b、调压器的压力回差应不大于额定出口压力的2%。c、调压器应有足够的强度，其下壳体应能承受2MPa的水压；膜片应能承受0.35MPa的气压。d、调压器应进行气密性试验，应不漏气。e、调压器的调压特性应符合表1的要求：表1 调压器的基本设计参数序号名称及代表符 号 型号 设计参数单 位JYT-0.3JYT-0.6JYT-1.2JYT-2.01额定流量Qnm3/h0.30.61.22.02流量范围m3/h0.3-0.60.6-1.21.2-2.02.0-2.53进口压力P1MPa0.03-1.564出口压力P2kPa2.750.495额定出口压力P2nkPa2.756关闭压力PbkPa3.437使用环境温度-20-45四、调压器静特性试验方法进口压力分别控制在0.03,0.07,0.14,0.35,0.7,1.0,1.56MPa时，改变流量（流量变化点不少于七个），使其由零至最大，由最大至零，往返一次，分别记录相应的流量和出口压力值。同一流量下所得两个出口压力值之差不应大于55Pa。出口压力P2值按算术平均值计算。调压特性应符合下列要求：a、在不同的进口压力下，关闭调压器出口阀门，当流量等于零时，1min后其出口压力 应不大于3.43kPa。b、当进口压力为0.03MPa时，其流量应不小于表1所列的额定流量。c、出口压力的变化应不大于额定出口压力的18%。五、测试步骤1. 外观检查 根据一般要求，检查调压器外型尺寸，加工精细度，材质情况以及标牌内容等。2. 流量特性曲线的测试 为了衡量调压器出口压力受流量变化的影响，需要测出在不同进口压力条件下，出口压力随流量改变而变化的曲线，具体测试步骤如下：(1) 由定值调压器控制进口压力P1=P1max并且维护其在测试过程中不变。(2) 调节被测调压器出口压力（调节弹簧），使P2=P2max。(3) 用图中流量调节阀改变流量，在稳定工作条件下，记录出各个流量（V）下的稳定后的出口压力P2max值。这样就可得到一系列P2max =f(V)的关系值。 (4)调节调压器出口压力，使P2=P2Sh，用同样方法，通过改变流量测得一系列P2sh=f(V)的关系值。(5)调节调压器出口压力，使P2=P2min，用同样方法，通过改变流量测得一系列P2min=f(V)的关系值。 通过以上步骤，得到第组流量特性曲线的测量点。 P2max =f(V)（） P1=P1max P2Sh =f(V) P2mi n =f(V) 改变进口压力，重复以上步骤，可得第组与第组流量特性曲线测量点。 P2max =f(V)（） P1=P1ShP2Sh =f(V) P2mi n =f(V) P2max =f(V)（） P1=P1min P2sh =f(V) P2mi n =f(V) 在测试流量特性曲线时，要注意保持进口压力P1值不变。另外，在读流量V与出口压力P2时，应处于同一的稳定条件下。流量V的测试点应均匀分布，并且不应少于7个。3. 压力特性曲线的测试 为了衡量调压器的出口压力受进口压力变化的影响，需要测出在不同流量条件下，出口压力随进口压力改变而变化的曲线，具体测试步骤如下：（1）首先控制流量V= Vmax，并且维持其在测试过程中不变。Vmax是在调节范围内能达到最大流量。（2）调节调压器弹簧，使出口压力P2=P2max。（3）用进口压力调节器改变进口压力P1，在稳定工作条件下记录出各进口压力（P1）与相应稳定后的P2max值。 这样就可以得到一系列P2max=f1（P1）的关系值。（4）调节调压器的弹簧，使出口压力P2=P2Sh。用同样方法改变进口压力并测出一系列P2sh =f2 (P1)的关系值。（5）调节调压器的弹簧，使出口压力P2=P2min。用同样方法改变进口压力并测出一系列P2min=f3 (P1)的关系值。这样即得到第组压力特性曲线点。 P2max =f1（P1）（）V= Vmax P2sh =f2 (P1) P2mi n =f3 (P1)改变流量 等于最大流量的515%，并维持其为常数，重复以上步骤，可得第组压力特性曲线测量点， P2max=f1（P1）（）V= （0.050.15）Vmax时 P2sh =f2 (P1) P2mi n =f3 (P1)4. 关闭压力的测定 控制进口压力P1= P1max，出口压力等于P2= P2min及流量等于任一数值时，缓慢关闭调压器出口阀门，并读出完全关闭一分钟后的调压器出口压力（关闭压力）。 六、数据整理在测流量前，应测出气体的压力与温度以便折算成标准体积流量。再将具体的各个测量值填入表2和表3中进行整理计算。最后根据表中读数可绘出流量特性曲线9条；压力特性曲线6条。思考题：1、叙述所做实验调压器的工作原理，画出简图。2、请对所做实验调压器的工作性能进行评价。表2 流量特性曲线测试表调压器名称及型号： 测试日期： 测试环境温度（/）： 大气压力：进口压力P1(MPa)出口压力P2(Pa)流 量 计 处 参 数标准流量V=fV(Nm3/h)出口压力P2(Pa)序号V(m3/h)压力H(Pa)温度t()折算系数f维持调压器进口压力为P1为P1ma不变条件把调压器出口压力调到P2max12345678把调压器出口压力调到P2sh123456 78把调压器出口压力调到P2min12345678维持调压器进口压力为P1为P1sh不变条件维持调压器进口压力为P1为P1sh不变条件把调压器出口压力调到P2ma12345678把调压器出口压力调到P2sh12345678把调压器出口压力调到P2min12345678维持调压器进口压力为P1为P2min不变条件把调压器出口压力调到P2max12345678把调压器出口压力调到P2 sh12345678维持调压器进口压力为P1为P2min不变条件把调压器出口压力调到P2min12345678注：表中第一、二项的P1与P2应填具体的压力数字。表3 压力特性曲线测试表调压器名称及型号： 测试日期： 测试环境温度（/）： 大气压力： 流 量(Nm3/h)出口压力P2（Pa）序 号入口压力P1（MPa）出口压力读数P2（Pa）备注维持流量为最大值不变条件VV2min不变条件把调压器出口压力调到P2min12345678把调压器出口压力调到P2e12345678把调压器出口压力调到P2min12345678维持流量为最大值不变条件V（0.050.15）V2min不变条件把调压器出口压力调到P2max12345678把调压器出口压力调到P2e12345678把调压器出口压力调到P2max12345678注：第一项应填写具体流量数字。第二项应填写具体调节到的出口压力数字。实验二 燃气热水器热工性能试验一、实验目的通过测定燃气快速热水器的热负荷，热效率，了解快速热水器的结构及工作原理，初步掌握对燃气热水器的热工性能测试技术。二、基本原理快速热水器是专门制取生活热水的设备。其结构比较复杂，它本身无储水容积，要求控制性能好，安全可靠。其原理是冷水经快速热水器的受热面，吸收燃气燃烧产生的热量，使冷水温度升高至规定的温度并保持相对稳定，连续供应热水。由于快速热水器结构紧凑，受热面又大，所以其热效率比较高。1、热流量（热负荷）热水器的热流量（热负荷）是指单位时间内热水器使用的燃气燃烧所放出的热量，计算公式如下：式中： 在标准大气条件下，灶前压力为Pg时的折算热流量，MJ/h； Qis 设计时采用的基准干燃气的低发热值，MJ/Nm3；在标准大气条件下，燃具前燃气压力为，试验气相对密度为，算为相对密度为的干设计气的燃气消耗量，m3/h，计算式如下： 式中：试验时湿试验气的消耗量， m3/h（Pamb+Pg，t）； Pamb 试验时的大气压力，KPa； Pg 试验时通入燃气流量计的试验气压力，KPa； t 试验时通入燃气流量计的试验气温度，； Pv 在温度为t时饱和水蒸气的压力，KPa； dmg 标准条件下干试验气的相对密度； dsg 标准条件下干设计气的相对密度； 0.644 标准条件下水蒸气的相对密度。F称为体积折算系数。则实际测试时：式中： C 在标准大气条件下，灶前压力为Pg时的实测折算热流量，MJ/h； QC 测试时采用的基准干燃气的低位热值，MJ/Nm3。进一步可写成：式中： V1、V2 流量计的初、终读值，m3； f 流量计校正系数； 计量时间，h。2、热效率热效率是表示热能的利用率。快速热水器的测试热效率可定义为： 单位时间内水所吸收的热量 = 100% 单位时间内燃气燃烧所放出的热量式中： G 测试时间内的水量，kg；C 水的比热（c=0.0041861MJ/kg）；t1 进口冷水温度，；t2 出口热水温度，；其它符号同前。3、热水产率热水产率是指单位时间内的热水产量。热水器的额定产率是燃气在额定压力下燃烧，压力98Kpa的冷水流过热水器，温度升高25时，每分钟的热水量。用下式表示：式中： g 热水产率，L/min； M 测试时间内的热水量，L； 测试时间，s。三、测量仪器及系统1、测量仪器a水银温度计： 0 50 最小刻度0.5一支， 0 50 最小刻度0.1一支, 0 100最小刻度0.1一支；b湿式燃气表： 1台；cU型压力计： 1个；d快速燃气热水器： 1台；e秒表： 1块；f水桶： 2个；g天平： 1架，量程10kg，最小分度值5g；h量桶： 2000mml2个。i精密压力表： 1块，量程01.0MPa，精度0.4；2、测量系统系统如图1所示：图1 热水器测试题同示意图燃气通过燃气调压器、阀门1进入流量计。阀门即可起开关作用，又可起调整压力作用，燃气压力在U型压力计上显示。燃气经过计量，进入快速热水器，与氧混合燃烧放出热量，生成烟气通过排烟系统排出。冷水阀门即起到开启作用，又起到水压调节作用。冷水经过阀门调节到额定压力后进入热水器，加热后流出热水器。进出口水温由出、口温度计测出。四、实验步骤1、熟悉热水器的使用方法；2、测量室温及室内大气压力；3、打开热水器进水总阀门及水气联动阀到最大，点燃热水器使之正常燃烧、再调节进水阀门使进水压力为额定压力。4、把燃气压力调至额定压力并记下压力值；5、转动水温调节阀，使热水温度在进水初温加25左右。6观察进出口温度，在温度变化不大且较稳定后开始测试。7、等湿式燃气表指向一整数时开始计时，并同时用水桶接水，读取进口水温；8、热水温度每隔15秒读1次。9、在秒表指针到1分钟时，迅速停止接水，并同时记下燃气流量计的数值，记下体积，（测试时间也可以大于1分钟，最好取1分的倍数）。10、称热水重量并用量桶量出热水体积。11、重复上述过程，进行第二次实验。五、数据整理及计算1数据记录及计算（见下表1）。表1 燃气热水器热工性能数据记录表燃气种类燃气热值（MJ/Nm3）燃气压力(Pa)燃气温度（）大气压力(Pa)室内温度（）体积折算系数F燃气表校正系数f进水压力(MP)额定热水产率(L/min)项 目