大气污染控制工程实验指导书.docx
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1、大 气 污 染 控 制 工 程实 验 指 导 书实验一 雷诺实验一、 实验目的1、 观察液体在不同流动状态时的流体质点的运动规律。2、 观察液体由层流变紊流及由紊流变层流的过渡过程。3、 测定液体在园管中流动时的上临界雷诺数Rec1和下临界雷诺数Rec2。二、实验要求1、 实验前认真阅读实验教材,掌握与实验相关的基本理论知识。2、 熟练掌握实验内容、方法和步骤,按规定进行实验操作。3、 仔细观察实验现象,记录实验数据。4、 分析计算实验数据,提交实验报告。三、实验仪器1、 雷诺实验装置(套),2、蓝、红墨水各一瓶,3、秒表、温度计各一只,4、卷尺。四、实验原理流体在管道中流动,有两种不同的流动
2、状态,其阻力性质也不同。在实验过程中,保持水箱中的水位恒定,即水头H不变。如果管路中出口阀门开启较小,在管路中就有稳定的平均流速u,这时候如果微启带色水阀门,带色水就会和无色水在管路中沿轴线同步向前流动,带色水成一条带色直线,其流动质点没有垂直于主流方向的横向运动,带色水线没有与周围的液体混杂,层次分明的在管道中流动。此时,在速度较小而粘性较大和惯性力较小的情况下运动,为层流运动。如果将出口阀门逐渐开大,管路中的带色直线出现脉动,流体质点还没有出现相互交换的现象,流体的运动成临界状态。如果将出口阀门继续开大,出现流体质点的横向脉动,使色线完全扩散与无色水混合,此时流体的流动状态为紊流运动。雷诺
3、数: 连续性方程:Au=Q u=Q/A流量Q用体积法测出,即在时间t内流入计量水箱中流体的体积V。 式中:A-管路的横截面积 u-流速 d-管路直径 -水的粘度五、实验步骤1、 连接水管,将下水箱注满水。2、 连接电源,启动潜水泵向上水箱注水至水位恒定。3、 将蓝墨水注入带色水箱,微启水阀,观察带色水的流动从直线状态至脉动临界状态。4、 通过计量水箱,记录30秒内流体的体积,测试记录水温。5、 调整水阀至带色水直线消失,再微调水阀至带色水直线重新出现,重复步骤4。6、 层流到紊流;紊流到层流各重复实验三次。六、数据记录与计算表1、上临界雷诺数Rec1次数V(m3)t(s)Q(m3/s)u(m/
4、s)Rec1平均Rec1123表2、下临界雷诺数Rec2次数V(m3)t(s)Q(m3/s)u(m/s)Rec2平均Rec2123 d= mm T(水温)= 0C七、实验分析与总结(可添加页)1、描述层流向紊流转化以及紊流向层流转化的实验现象。2、计算下临界雷诺数以及上临界雷诺数的平均值。实验二 流体流动沿程阻力系数、局部阻力系数测定一、实验目的1、观察流体稳定流动时在长为L等直管以及通过阀门时的能量损失情况。2、熟悉液体在管道中流动时的能量损失计算方法,并对能量损失有一个数量上的概念。3、掌握管道沿程阻力系数和局部阻力系数的测定方法。二、实验要求1、实验前认真阅读实验教材,掌握与实验相关的基
5、本理论知识。2、熟练掌握实验内容、方法和步骤,按规定进行实验操作。3、仔细观察实验现象,记录实验数据。4、分析计算实验数据,提交实验报告。三、实验仪器1、流体综合实验台(沿程阻力系数、局部阻力系数实验管)一套;2、被测阀门一只;3、U形压差计两套;4、温度计、秒表、卷尺各一只。流体综合实验台四、实验原理沿程阻力系数:流体在等直管道中流动,由于摩擦阻力引起能量损失。对距离为L的两断面列能量方程可求得L长度上的沿程阻力损失。由达西公式: 得 ,并计算对应雷诺数Re。其中,h由U型侧压管测得,u用体积法测得流量并由u=Q/A, 计算得之。局部阻力系数:在紊流情况下,因局部阻碍的强烈扰动大大加强了流体
6、的紊流强度,局部阻力进入阻力平方区,仅与局部阻碍的形状有关而与Re无关。由,根据被测阀门两侧在压差板上的液柱高,得到压差h,即表示流体流经阀门时的能量损失hf。由=2gh/u2可确定该阀门的局部阻力系数。五、实验步骤1、在流体综合实验台上确定出所测等直管道和阀门以及所接的U型管。2、接通电源、开启水泵。待流体流动稳定后开始测试数据。3、从小到大调节阀门,在不同的速度点记录测压管数据和流量(体积法)。4、推荐做6-10个点。最后记录管径、管长、和水温。六、数据记录与计算表1、等直径管道沿程阻力实验记录表序号流量m3/s测压指示mmH2O沿程阻力系数雷诺数Re水量m3时间s流量m3/s流速m/s左
7、右压差h12345678910表2、阀门阻力实验记录表序号水量m3时间s流量m3/s压差h流速m/s局阻系数平均值123456七、实验分析与总结(可添加页)1、计算不同流速下的沿程阻力系数。2、画出沿程阻力系数与雷诺数的关系曲线。3、求出阀门阻力系数的平均值。实验三 伯努利方程仪实验一、实验目的1、验证静压原理。2、掌握一种测量流体流速的方法。3、观察流体流经能量方程实验管的能量转化情况,对实验中出现的现象进行分析,验证伯努利方程的正确性,加深对能量方程的理解。二、实验要求1、实验前认真阅读实验教材,掌握与实验相关的基本理论知识。2、熟练掌握实验内容、方法和步骤,按规定进行实验操作。3、仔细观
8、察实验现象,记录实验数据。4、分析计算实验数据,提交实验报告。三、实验仪器1、能量方程实验管一只;2、定位水箱一个;3、皮托管四只;4、U形测压管四个;5、计量水箱一个;6、秒表、温度计各一个;7、卷尺一个。四、实验原理1、静压原理:在静止不可压缩均布重力流体中,任意点单位重量的位势能和压力势能之和保持不变,与测点的高度和测点的前后位置无关。2、 测量流体流速的方法:利用皮托管测量管道中某点流体的流速,测速原理见右图。皮托管前端的开口测驻点全压,旁测的开孔测量测点的静压,用连通管把它们分别接在压差计的两端,即可测的流速水头h。由下式计算流速。 3、 伯努利能量方程: 皮托管测速原理图恒定总流的
9、伯努利方程为,其方程的物理意义表明,恒定总流沿程各过流断面上各种单位机械能可以相互转化,但它们的总和(总水头)只能是沿程递减的。本实验在能量方程实验管上布置了4组测点,可分别记录各测点的位置高度、全压、静压以及不同测点间的能量损失,并可计算出各测点的动压。通过计算分析,由此验证能量方程的正确性。五、实验步骤1、检查校核实验仪器,确定各测点连接的橡皮管与U形压差计的对应关系。2、开启电源,启动水泵,待定位水箱和管道灌满水后,关闭两端阀门,观察能量方程实验管上各测压管的液柱高度,因管内的水不流动没有能量损失,因此、水头的连线为一平行基准线的水平线。3、测速:能量方程实验管上布置有4组测点,每一组测
10、点都相当于一个皮托管,可测得管内流体点的速度。将阀门开启至中开度,待流体稳定后,读取测压管的数据h,同时用体积法测定流体流速。4、 验证伯努利能量方程:全开阀门,观察总压沿水流方向的下降情况(总压沿流动方向是减少的),记录4个测点的全压、静压读数,同时用体积法测定管道平均流速。将阀门调至中开度,重复上述过程,记录数据。六、数据记录与计算表1、皮托管测点的流速 序号项目1234管内径(mm)点速(m/s)平速(m/s)比值(u/v) 表2、伯努利方程数据记录 序号项目1234流量m3/s全压静压全压静压全压静压全压静压阀全开阀半开管位置管内径七、实验分析与总结(可添加页)1、计算4个测点位置的点
11、速度v1、v2、v3、v4和平均速度u1、u2、u3、u4,并求出平均速度与点速度的比值。2、计算4个测点位置的位置水头、静压水头和动压水头,验证12断面、14断面的伯努力方程。3、绘出14断面的总水头线和测压管水头线(阀门全开度)。实验四 文丘里、孔板流量计流量系数的测定一、实验目的1、理解文丘里、孔板流量计测定流量的基本原理。2、掌握文丘里、孔板流量计流量系数的测定方法。二、实验要求1、实验前认真阅读实验教材,掌握与实验相关的基本理论知识。2、熟练掌握实验内容、方法和步骤,按规定进行实验操作。3、仔细观察实验现象,记录实验数据。4、分析计算实验数据,提交实验报告。三、实验仪器1、文丘里、孔
12、板流量计各一只,2、水箱一个,3、潜水泵一个,4、实验管道一组,5、U形测压管、皮托管各4套,6、秒表、温度计、卷尺各一个。四、实验原理1、 文丘里流量计:文丘里流量计是测量管道流量的装置,由渐缩断、喉道和渐扩断三部分组成(如右图)。当流体通过时由于喉道断面缩小,流速增大。动能的增加必然导致势能较小,因而测压管水头下降,再渐缩段进口前断面和喉道断面装上压差计,测出它们的测压管水头差,根据 文丘里流量计工作原理图能量方程即可算出通过的流速和流量。先不考虑损失 仪器常数, 考虑两断面能量损失:2、孔板流量计的作用原理与文丘里相同,其计算公式也一样,只是流量系数不同,孔板流量计能量损失大,流量系数较
13、小。五、实验步骤1、检查校核实验仪器,确定各测点连接的橡皮管与U形压差计的对应关系。2、测量文丘里管和孔板流量计的大、小直径d1、d2。4、 开启电源,启动水泵,调节水阀,待流体流动稳定。5、 调节水阀确定一种工况,记录压差计读数,同时用体积法测量流量。6、 推荐阀门从小到大调节,测量六个工况点,记录数据。7、 文丘里管和孔板流量计的流量系数的测定可同时进行。8、 由公式计算流量Q2,其测量流量与计算流量的比值=Q1/Q2即为流量系数(取六个工况点的平均值)。六、数据记录与计算表1、文丘里流量计数据记录 项目序号液体总量Q(m3)计时时间t(s)流量Q1(m3/s)压差h(m)计算流量Q2(m
14、3/s)流量系数平均值123456表2、孔板流量计数据记录 项目序号液体总量Q(m3)计时时间t(s)流量Q1(m3/s)压差h(m)计算流量Q2(m3/s)流量系数平均值123456七、实验总结与分析(可添加页)1、分析流量系数产生误差的原因。2、思考文丘里流量计和孔板流量计的优缺点。实验五 污染源粉尘采样实验一、 实验目的1、 掌握大气风向、风速、温度、压力的测试方法及其测试仪器的使用。2、 了解粉尘采样器的结构及其工作原理,熟练掌握粉尘采样器的使用。3、 分析了解大气气象参数对尘源浓度分布的影响。二、 实验要求1、本实验为室外监测实验,应遵守纪律、注意安全。2、实验前认真阅读实验教材,掌
15、握与实验相关的基本理论知识。3、熟练掌握实验内容、方法和步骤,按规定进行实验操作。4、认真记录、分析、计算实验数据,提交实验报告。三、实验仪器1、粉尘采样器;2、三杯风速风向表;3、数字风表;4、空盒气压表;5、温度计;7、分析天平一台(0.1mg100g);8、干燥箱一台;9、滤膜若干。四、实验原理测定尘源不同位置的粉尘浓度,在同一测点测定大气风速、温度、压力。分析尘源浓度与大气气象参数之间的关系。细微粉尘在大气中随气体流动,粉尘浓度用g(mg)/m3表示。在粉尘采样器中安装清洁滤膜,启动采样器,污染空气通过滤膜。记录采样时间,计算空气流量。根据清洁滤膜和污染滤膜的重量差计算粉尘浓度。五、实
16、验步骤 1、观察测试现场,布置测点。2、调节校对测量仪表。3、取清洁滤膜安装于采样器内。4、先测大气气象参数(风速、风向、气压、温度),再采样,记录数据。5、回实验室称重污染滤膜,计算粉尘浓度。六、数据记录与计算序号项目12345678910风速风向清滤膜污滤膜流量浓度 T(温度)= P(atm)=七、 实验总结与分析1、 计算各点的粉尘浓度,分析影响粉尘浓度测试精度的因素。2、 分析讨论不同测点粉尘浓度出现差别的原因。实验六 风机性能曲线测试实验一、实验目的1、了解风机空气动力性能实验的基本过程。2、掌握风机性能曲线测试的基本原理和特性参数测试的基本方法。2、熟悉风机基本特性参数的计算方法与
17、换算。二、 实验要求1、实验前认真阅读实验教材,掌握与实验相关的基本理论知识。2、熟练掌握实验内容、方法和步骤,注意安全、按规定进行实验操作。3、记录、分析、计算实验数据、提交实验报告。三、实验仪器1、实验风管;2、被测风机;3、测功电机;4、斜管测压计;5、空盒气压计;6、温度计;7、联通橡胶管若干;8、电机转速测定仪。实验系统参数如下:集流器直径:d1=0.2m;风管直径:d2=0.28m;集流器流量系数:=0.96;风机进口直径:d3=0.28m;风机出口直径:d4=0.21m;空载平衡重量:=1.5N;电机额定功率:N=1.5kw;电机额定转速n=实验系统如图 风机气动性能实验装置四、
18、实验原理风机性能曲线一般包括H-Q、N-Q、-Q三条曲线。实验中需测出不同工况点的风量、风压和功率,并计算出对应工况点的效率,推荐做610个工况点。在此基础上绘制风机性能曲线。如上图,风管进风口为锥形集流器,在集流器的一个断面上,设有四个测压孔(互成900)用四根橡胶管接到一联通管上,联通管与负压式斜管测压板的一个测压管(0.2)相连,用于测量管道空气流量。 m/s -水的重度 -空气重度 Q=uA m3/s在风管断面上也有四个测压孔(互成900),同样用四根橡胶管接到一联通管上,联通管与负压式斜管测压板的另一个测压管(0.5)相连,用于测量进口风管压力,此压力为静压,其全压由下式计算P全=P
19、st-Pv pa ; pa ; pa 测功电机及为风机驱动电机,风机输入功率由设在电机外壳上的测力矩装置测定。当电机运转时,驱动风机转动,在力臂上配加砝码(记录砝码重量G),使力臂平衡,由下式计算出输入功率N1 kw L-力臂;其他符号意义同上。风机效率由下式计算:全=PQ/N st=PstQ/N五、实验步骤1、观察系统结构,若无异常,接通电源,待设备运行稳定。2、进行第一工况下的测试(此时为最大风量),记录进口风压(h1),风机风压(h2),砝码重量(G),风机转速(n)。并测试环境的大气压力和温度。3、在节流网上均匀对称的加上一定量的小园纸片来调节风量,以改变风机的工况,每调节一次风量即改
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