哈尔滨理工大学-热声耦合气体脉动燃烧,技能训练之拆装实验,单管多方向冷却实验研究,生物质气流干燥实验

1、哈尔滨理工大学实践课程笔记学院： 机械与动力工程学院专业： 热能与动力工程班级： 姓名： 学号： 课程名称： 技能训练实践类别： 实践课指导教师： 时间2014.12.302014.12.312015.142015.1.52015.1.62015.1.72015.1.8地点5#1405#1405#1405#144内容热声耦合气体脉动燃烧实验技能训练之拆装实验单管多方向冷却实验研究生物质气流干燥实验上课老师项目：热声耦合及气体脉动燃烧实验一、目的 通过本项目技能训练，使学生了解热声耦合及气体脉动燃烧的基本原理及实现方法，并初步掌握基本的科学研究的过程和方法。通过查找相关资料，练习文献检索的技能；

2、通过实验，熟悉科学实验的过程，了解一定的实验研究方法以及科学研究中可能会遇到的各种问题；为学生进行毕业设计、撰写毕业论文奠定基础，并培养学生的科研组织能力和专业知识综合运用能力，提高其与专业有关的综合素质,并且提高创新能力。二、实验设备与实验材料主要设备如下示意图：石英里克管、热声耦合热源、基本燃烧器。 其余设备及材料：加工热声耦合热源及改进燃烧器所需设备。其中热声耦合热源一般为使用铁丝加工而成，其加热采用酒精、煤气或电热器；燃烧器改造可选用金属片，一般用铁片即可。三，内容基本原理：1当热源产生的热量变化相位与管中压力振动的相位相同时，便在管中激起一定的声振。，2声振的频率和幅值与管长及热源在

3、管中的位置有关，当热源位于距管子下游出口端1/4管长处(x/L = 3/4)时，激起的声波振幅最大。3脉动现象发生时管内的压力幅值和振动频率主要受燃料种类、燃烧器长径比L/ d和空气系数的影响。脉动燃烧优点：脉动燃烧是当代先进的非常规燃烧技术。 正压排烟 热效率高 燃烧强度大 低NOx排放量 结构简单等在能源日趋紧张大气污染日趋严重的今天，脉动燃烧技术的研究及应用具有特别重要的意义。 脉动燃烧器中特有的强烈的气流脉动极大地改善了燃料和空气之间、冷的反应物与热的燃烧产物之间的混合、传热和传质过程，从而大幅度地提高了燃烧的强度。在燃用气体燃料的各种脉动燃烧器中，只要余气系数略大于1.0，便可达到近

4、似于100%的燃烧效率。在瑞克管型燃烧器中燃烧无烟煤块，过量空气只有5%和10%时，其燃烧效率分别可以达到95%和97%。只须极低的过量空气这一优点对于功率大、燃重油及煤的燃烧装置尤为重要，即可以节省下大量的鼓风耗能及设备投资。 在脉动燃烧器中，从燃烧产物到室壁的传热率也很高。由于脉动燃烧器中的压力脉动和速度脉动，自动地提供了强烈的强制对流换热，与在常规稳态燃烧器内通常存在的自然对流换热相比，达到很高的换热强度和换热效率。 脉动燃烧器的工作原理决定了它具有自行排气的功能，可以自动排出燃烧产物，而不必像常规燃烧器那样，用烟囱排烟。由于脉动燃烧器的良好的热传递性能和较低的过量空气特性，在燃烧器出口

5、处的排气温度可以降到接近环境温度，从而使其总热效率提高到95%的水平。脉动燃烧器大都具有自吸功能，也就是不需要用鼓风机能自行吸入燃料及供燃烧用的空气。这一优点可使脉动燃烧器在运行中节省大量的鼓风机送风所需要的能量及鼓风设备投资。 使用脉动燃烧器可以降低污染物的排放量(特别是NOX) 实践证明，在催化剂燃烧、化工分解与合成、石灰水泥锻烧等工业生产中，利用脉用燃烧器出口气流脉动的能量，都可以提高生产效率、减少能源消耗。脉动燃烧缺点： 噪声问题是振荡燃烧不能实现民用化的一个问题。 还有就是振动问题，由于脉动燃烧器内的压力脉动会诱发装置系统组件的振动，对系统构件的强度、工作可靠性可能会造成一定影响。目

6、前这一振动对一些系统组件，如陶瓷衬里之类的影响还没有完全解决，所以这一类课题仍要求进一步的研究。脉动燃烧影响： 火焰大小，热量大小，石英管长，石英管粗细，石英管位置（例如，竖着放发出噪音，横着放不响）脉动燃烧指导意义： 在能源日趋紧张大气污染日趋严重的今天，脉动燃烧技术的研究及应用具有特别重要的意义。技能训练之拆装实验一、 风机盘管的拆装1. 风机盘管简介为满足不同场合的设计选用，风机盘管种类有：卧式暗装(带回风箱) 风机盘管、卧式明装风机盘管、立式暗装风机盘管、立式明装风机盘管、卡式二出风风机盘管、卡式四出风风机盘管及壁挂式风机盘管等多种。    风机盘管风机盘管机组主要

7、由低噪声电机、盘管等组成。盘管内的冷（热）媒水由机器房集中供给。 中央空调风机盘管按照形式分为：卧式暗装、卧式明装、立式暗装、立式明装、卡式五种； 卧式风机盘管按照厚度可以分成：超薄型、普通型； 卡式风机盘管 按照有无冷凝水泵可以分成：普通型、豪华型； 中央空调风机盘管根据机组静压大小可以分成：0Pa、12Pa、30Pa、50Pa、80Pa等，这里是指机外静压； 中央空调风机盘管按照排管数量可以分成：两排管、三排管； 还有两管制和四管制之分：两管制即普通风机盘管夏季走冷水制冷，冬季走热水制热；四管制风机盘管多用于一些比较豪华场所，可以同时走热水和冷水，即可以根据需要有的房间制冷，有的房间取暖。

8、两排管是夏季一管进冷水，一管出冷水，冬季一管进热水，一管出热水；三排管是两管进水，一管进冷水，一管进热水，同时一管出水。 风机盘管采用优质镀锌板机壳，冷凝水盘采用模压工艺一体成型，无焊缝、焊点、符合防火规范的保温材料整体连接于水盘。 风机盘管体积小: 机体设计轻巧。排水管及线路安装简便，左右接管及回风方式可随时变换，以配合现场情况。机组能安装于任何空间场所。 风机盘管效率高: 先进的胀管工艺,保证了换热器铜管和铝箔的紧密接触,传热性能好； 风机盘管噪音低: 合理的风机与气流结构设计,优质的吸音保温材料,使机组噪音低于国家标准1-3dB(A)； 风机盘管能耗低: 风机与换热器合理匹配,三档可调风

9、量,使风机用电最省。 风机盘管主要依靠风机的强制作用，使空气通过加热器表面时被加热，因而强化了散热器与空气间的对流换热器，能够迅速加热房间的空气。风机盘管是空调系统的末端装置，其工作原理是机组内不断的再循环 所在房间的空气，使空气通过冷水（热水）盘管后被冷却（加热），以保持房间温度的恒定。通常，通过新风机组处理后送入室内，以满足空调房间新风量的需要。由于增加了风机，提高了造价和运行费用，设备的维护和管理也较为复杂。 风机盘管做为中央空调的末端设备，其质量的好坏决定了室内的空调效果。性能主要是送冷（热）量的保障、送风量的保障，噪音的数值比、冷凝水不泄漏及电器、钣金件设计的合理性等等。 风机盘管风

10、量一定，供水温度一定，供水量变化时，制冷量随供水量的变化而变化，根据部分风机盘管产品性能统计，当供水温度为7，供水量减少到80%时，制冷量为原来的92%左右，说明当供水量变化时对制冷量的影响较为缓慢。 风机盘管供、回水温差一定，供水温度升高时，制冷量随着减少，据统计，供水温度升高1时，制冷量减少10%左右，供水温度越高，减幅越大，除湿能力下降。 供水条件一定，风机盘管风量改变时，制冷量和空气处理焓差随着变化，一般是制冷量减少，焓差增大，单位制冷量风机耗电变化不大。 风机盘管进、出水温差增大时，水量减少，换热盘管的传热系数随着减小。另外，传热温差也发生了变化，因此，风机盘管的制冷量随供回水温差的

11、增大而减少，据统计当供水温度为7，供、回水温差从5提高到7时，制冷量可减少17%左右。 热环境条件是指物理参数对人体的热舒适性所发生的综合作用。这些物理参数中主要包括空气干球温度、空气的相对湿度，空气流动速度、平均辐射温度、人体的代谢量及衣着等六项。其中，空气的温度及流动速度是评价风机盘管所提供的热环境舒适条件的重要参数。 二、风机的拆装1. 风机的分类（1）轴流风机（2）离心式风机 具有效率高、流量大、输出流量均匀、结构简单、操作方便等优点。（3）斜流风机2离心式风机简介 风机壳体的外形具有沿半径方向由小渐大的蜗壳形特点，使壳体内的气流通道也由小渐大，空气的流速则由快变慢，而压力由低变高，致

12、使风机出口处的风压达到最高值。 当电动机带动风机叶轮快速旋转时，叶轮间的空气随之旋转流动，并且由于离心力的作用被径向地甩向壳壁，随之在那里产生一定的压力，并由蜗形外壳汇集后沿切向排出。这时，叶轮的中部由于气体不断地被甩走而形成负压，风机入口处的空气则在大气压力的作用下源源不断地沿轴向进入风机。由于风机叶轮连续旋转，导致吸风与排风的过程连续进行，从而达到向锅炉通风的目的。（1）结构 离心式风机的主要结构、主要工作部件有叶轮、机壳、轴、叶片及吸入口等。 据叶片出口安装角度的不同，叶轮可分为三种形式(图524)。 1)前向(前弯)叶片 图524(1)为前向叶轮，图524(2)为多叶前向叶轮。 2)径

13、向叶片叶轮  图524(3)为曲线型径向叶轮，图524(4)为直线型径向叶轮。 3)后向(后弯)叶片 图524(5)为薄板后向叶轮，图524(6)为中空机翼型后向叶轮。 风机的机壳呈蜗壳形，用薄钢板焊接而成，其作用是汇集来自叶轮的气体，并使它平顺地沿着叶轮旋转方向被引向风机的出口，并使气体增压。 吸入口 ： 是吸入管段的首端部分，起着集气的作用，故又称集流器。有下列三种形式(图525)。 1)圆筒形吸入口  如图525(1)，其特点是制作简单，但压头损失大。 2)圆锥形吸入口  如图525(2)，其特点是制作较简便，压头损失较小。 3)圆弧形吸入口  如

14、图525(3)，其特点是压头损失小，但制作较困难。 传动方式 风机的支承包括机轴、轴承和机座。机轴是用优质钢制成的，它与轴承装在机座上，起传动作用。机座一般用型钢焊接而成。由于风机与电动机连接方式的不同，其传动方式可分6种(图526)。 A型传动方式为直联式，没有轴承。B、C、E型为间接传动方式(皮带传动)，可以通过改变风机与电动机的皮带轮尺寸来改变风机的转速，这有利于调节。D、F型为直接传动方式(有联轴器连接)，直接传动的优点是构造简单，布置紧凑，传动效率高。 A、B、C、D型的机轴不伸入中轮中间，称为悬壁支承，其优点是叶轮的气流状况较好，维修风机方便。E、F型是将轴承架于风机的两侧，机轴穿

15、过机壳，其优点是运转比较平稳，大型风机必须采用这种形式。三、中央空调末端部件的认识 单管多方向冷却实验研究紫外交联辐照应用背景： 辐照交联中的紫外光交联聚乙烯是一种新型的交联方法，它与目前比较成熟的几种交联法相比有以下特点：紫外光源采用低能的紫外光；设备易得；投资费用低；操作简单；防护容易。因此，紫外光交联聚乙烯技术越来越得到人们的广泛重视，我国已经将该技术投入到10kV电缆的工业生产中。现为了能进一步提高该交联方法在电缆生产中的应用，就要对其光吸收特性和基本电学性能进行研究；以此为提高交联工艺做基础理论准备。本论文采用对比性研究方法，通过紫外光交联聚乙烯与聚乙烯和过氧化物交联聚乙烯

16、一些基本性能的对比，来研究紫外光交联聚乙烯的光吸收特性。对于光吸收特性的研究，主要针对紫外光交联用聚乙烯料和不同厂家、不同批次的聚乙烯料对不同波长的紫外光的吸收比和透射比，判断出更适合进行紫外光交联聚乙烯的窗口波长范围，并以此作为进一步确定紫外光交联聚乙烯的窗口波长的理论基础。对于紫外光交联聚乙烯的基本电学特性研究，主要通过与聚乙烯、过氧化物交联聚乙烯对比，来研究紫外光交联聚乙烯的基本电学性能。其中包括介电强度、体积电阻率、介电谱、空间电荷分布和电树枝生长情况。通过针对紫外光交联聚乙烯的对比性研究，发现能使紫外光交联聚乙烯又好又快交联的波长范围为320nm-330nm；此波长范围紫外光交联聚乙

17、烯的吸收比最大，并且相对聚乙烯的透射比可达80%，因此判断为该波长范围。而紫外光交联聚乙烯的介电强度、体积电阻率和介电谱与另两种样品相比差别不大；不过在空间电荷分布和电树枝生长情况上，紫外光交联聚乙烯要好于另外两种样品；这可能是由于紫外光交联聚乙烯中的交联副产物的作用 利用2,3 二甲基 2,3 二苯基丁烷作为自由基引发剂,用紫外光照射引发聚乙烯的交联.讨论了引发剂的用量以及紫外光照射时间对聚乙烯交联程度的影响,并与过氧化二异丙苯进行比较试验,结果证明了2,3 二甲基 2,3 二苯基丁烷具有较强的引发交联能力. 一 实验内容实验目的培养学生依托传热学与流体力学等基本知识，通

18、过综合工程实际问题，提出问题、分析问题，然后，提出解决问题的方案，设计实验台，测量相关物理量，得到物理量间的实验关系式，由定性分析到定量计算，等试验研究和解决生产实践来中工程实际问题的能力. 了解工程应用背景紫外交联辐照设备结构和用途，针对存在问题。 目标: 针对工程实际问题，提出电阻丝空间三方向（120°相隔）辐射加热单管，认识单管表面空气对流冷却，学习热线风速仪、热电偶测温，认识湍流流动特征。 热线风速仪、热电偶、舞台烟气发生器。学习测温的原理及测量方法，以便了解试验的原理、操作方法。购买实验所需材料，改进并制作实验台，做多结构的测量实验。 测量风速、风温、加热管温度、拍摄流动迹

19、线。 得到非稳态下引风机风量、单管冷却截面风速、风温、单管温度随时间和位置变化曲线。 聚乙烯是聚合物材料中产量最大、用途最广的通用热塑性高分子材料,在国民经济建设和日常生活中起着越来越重要的作用。然而,聚乙烯材料的使用温度十分有限,在升高温度的情况下易发生变形,甚至丧失其力学强度而无法使用, 紫外光交联聚乙烯,可使之变成能耐高温的热固性塑料，从而提高其使用价值。 改用无通风孔反射罩，投射到绝缘层的辐射热量也相应增加，为使其不超温，采用新的冷却风路以加强对电缆表面的冷却 l 引风机连接软风管中物理量测量 l 鼓风机连接软风管中物理量测量 l 鼓风机入口截面物理量测量l 引风机连接软风管中物理量测

20、量 l 鼓风机连接软风管中物理量测量 l 鼓风机入口截面物理量测量 引风机入口截面物理量测量 鼓风机入口截面物理量测量 试验流量结果小结 (1) 交联装置反射罩温度 (2)紫外线交联装置各区灯温和线温的记录 压力场分析：方案一与方案二对比：在进风口出设置向电缆区延伸的挡板，方案二反射罩凹凸面之间的压差比方案一反射罩凹凸面之间的压差要大，所以方案二中反射罩更容易在应力的作用下变形。方案一和方案二其他位置压力场的分布基本相同。方案二和方案三对比：将总出风口由圆形改为矩形，方案三反射罩凹凸面之间的压差比方案二反射罩凹凸面之间的压差要小，但大于方案一反射罩凹凸面之间的压差。方案三中壳体和灯箱内的压力差

21、值是三个方案中最小的，总出风口处的压力梯度小。 对比以上三种方案得出结论。方案一与方案二对比：在进风口出设置向电缆区延伸的挡板，可以使得灯箱内的气流速度整体上有一定提高，并且能够使得从进风口进入灯箱的气流的高速区更靠近电缆区，有利于电缆的冷却。方案二和方案三对比：总出风口处的流速降低，流量不变。采用三种方法冲刷电热管。先将电热管预热到300，然后打开鼓风机进行通风冷却，每隔20s分别测量测点1、2、3、4、5的温度。 生物质气流干燥实验生物质能（biomass energy ），就是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式，即以生物质为载体的能量。它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用。生物

22、质能源作为一种洁净而又可再生的能源，是惟一可替代化石能源，转化成气态、液态和固态燃料以及其它化工原料或者产品的碳资源生物质优点：首先，生物质在能源利用过程中可实现CO2零排放，减少以SOx、NOx排放,给缓解能源紧缺和环境恶化提供了新的解决途径,同时可以降低对化石能源的依赖性，达到可持续能源生产的目的。二是丰富的生物质能资源亟待有效开发利用，加工增值，促进经济发展。目前中国生物质能资源量为7亿吨标准煤，随着退耕还林和种植薪炭林，到2020年生物质能资源量可达9-10亿吨标准煤，在中国能源资源中占有举足轻重的地位；三是生物质能发电在可再生能源发电中电能质量好、可靠性高，比小水电、风电和太阳能发电

23、等间歇性发电要好得多，可以作为小水电、风电、太阳能发电的补充能源，具有很高的经济价值； 四是全面建设小康社会的目标下，农村能源结构由传统生物质能利用为主向现代化方向转化，生物质能发电是这种转化的重要途径目前形势：国家政策 ：节能减排 ，高能源利用率 ，用清洁能源，停小火电 一、训练目标1了解气流常压干燥设备的基本流程和工作原理。 2测定湿物料(纸板或其它)在恒定干燥工况下不同时刻的含水量。3.掌握干燥操作方法。二、训练准备1.湿物料的干基含水量：不含水分的物料通常称为绝对干料.湿物料中的水分的质量与绝对干料质量之比,称为湿物料的干基含水量。kg/kg干物料物料干燥过程除与干燥介质(如空气)的性质和操作条件有关外，还受物料中所含湿分性质的影响。2.干燥曲线湿物料的平均干基含水量X与干燥时间T的关系曲线即为干燥曲线，它说明了在相同的干燥条件下将某物料干燥到某一含水量所需的干燥时间，以及干燥过程中物料表面温度随干燥时间的变化关系。 三、实训装置图5-19干燥实验装置流程图如图5-19所示，空气由风机输送经孔板流量计、电加热器入干燥室，然后入风机环使用。电加热器由晶体管继电器控制，使空气的温度恒定。干燥室前方，装湿球温度计，干燥后也装有温度计，用以测量干燥室内的空