工程熱力學與熱工儀表實驗室建設參考
一、方案論證
（一）建設意義
在學院高水平、應用型的辦學目標引領下，按照新修訂的“能源與動力工程”本科專業(yè)教學大綱的要求，在開設其專業(yè)基礎課“工程熱力學”課堂理論講授時，需要在“工程熱力學實驗室”完成傳熱學相關實驗。本實驗室建設是工學系能源與動力工程專業(yè)保障基本教學質量，開展實踐教學的基本手段和途徑。
（二）設備清單
| NO | 產品名稱 | 數量 | 技術參數及功能要求 |
| 1 | 飽和蒸汽P-T關系實驗儀 | 2臺 | 詳見3.1 |
| 2 | 變壓力單管蒸發(fā)實驗裝置 | 2臺 | 詳見3.2 |
| 3 | 二氧化碳P-V-T關系儀 | 2臺 | 詳見3.3 |
| 4 | 氣體定壓比熱測定儀 | 2臺 | 詳見3.4 |
| 5 | 噴管實驗裝置 | 2臺 | 詳見3.5 |
| 6 | 空氣絕熱指數測定裝置 | 2臺 | 詳見3.6 |
| 7 | 熱工測量示教臺 | 1臺 | 詳見3.7 |
| 8 | 熱工儀表及控制實訓裝置 | 1臺 | 詳見3.8 |
| 9 | 溫度測量技術實驗裝置 | 1臺 | 詳見3.9 |
| 10 | 流量計性能測試實驗裝置 | 1臺 | 詳見3.10 |
（三）傳熱學實驗室項目技術要求
3.1飽和蒸汽P-T關系實驗儀（參考廠家/型號：上海頂邦教育設備制造有限公司/ DB-PT）技術要求
（1）用途要求：
滿足本科能源動力工程專業(yè)《工程熱力學》課程的試驗等要求。
（2）設備性能參數
★1）實驗目的：
1、測試一系列對應飽和水液面壓力下的飽和蒸汽溫度，繪制出關系曲線。
2、可直觀地觀察到相應飽和壓力與飽和溫度下的沸騰現象。
主要配置：
高壓電蒸汽發(fā)生器、高低壓控制壓力表、功率調節(jié)儀、透明玻璃窗、溫度和壓力保護裝置、溫控儀、可配套不銹鋼實驗臺。
技術參數：
輸入電源：單相AC220V±10% 50Hz，功率500W。
高低壓控制壓力表，最大壓力1MPa，采用軸向帶邊電接點壓力表起到安全保護作用。
外形尺寸：500×350×600mm，外形為不銹鋼支架。
3.2變壓力單管蒸發(fā)實驗裝置（參考廠家/型號：上海頂邦教育設備制造有限公司/ DB-BYZF）技術要求
(1)用途要求：
滿足本科能源動力工程專業(yè)《工程熱力學》課程的試驗等要求。
(2)設備性能參數
★1）實驗目的：
變壓力三效蒸發(fā)試驗裝置可以進行管外不同蒸汽壓力、管內工藝不同參數下的蒸發(fā)能力實驗，以及應用于其它物料傳熱綜合性能研究。
主要配置：
實驗裝置包含：帶加熱系統的三效內循環(huán)蒸發(fā)器 一臺、可以實現汽-液-固組合蒸發(fā)換熱，包括帶內插物強化傳熱元件、水泵 一臺、耐腐蝕化工泵一臺、旋風分離器 一臺，材料為有機玻璃、溫度檢測儀表，都是熱電阻溫度計，精度等級為A級。液體溫度計耐腐性、固相收集槽 一臺，材料為PVC、溶液池 一臺，材料為材料為PVC、壓力檢測儀表 兩套，一套為蒸汽指示，一臺為泵壓頭指示，都是彈簧壓力表，精度為1.0級。泵壓力表耐腐性、流量檢測儀表 一套、為計轉子流量計、數顯溫度表，采用溫度傳感器，自動測量，可以同時進行不同端口的溫度監(jiān)測，記錄。
配電：380V 500W
規(guī)格：800×500×1750mm
3.3二氧化碳P-V-T關系儀（參考廠家/型號：上海頂邦教育設備制造有限公司/ DB-PVT）技術要求
(1)用途要求：
滿足本科能源動力工程專業(yè)《工程熱力學》課程的試驗等要求。
(2)設備性能參數
★1）實驗目的：
測定二氧化碳的P-V-T關系。
觀察臨界現象，測定其臨界參數PVT。
測定二氧化碳在不同壓力下飽和蒸汽和飽和液體的比熱容。
測定二氧化碳飽和溫度和飽和壓力的對應關系。
主要配置：
精密加工電鍍本體，玻璃阻容器管和玻璃水套，YGY—600型壓力校驗儀（測量范圍 1—60Mpa），恒溫水浴，溫度顯示分辨率 0.1℃，PID調節(jié)控溫；高精度PID調壓模塊電路；500mm長節(jié)能燈及有機玻璃保護罩，不銹鋼實驗臺。
技術參數：
1、輸入電源：單相AC220V±10% 50Hz，功率2.0KW。
2、壓力校驗儀：檢驗壓力范圍0-60MPa，可設定最高壓力，0.4級精密壓力表，測量范圍：0-10MPa。
3、高壓容器，用45號鋼加工焊接而成，表面采用鍍鉻處理；高壓玻璃管，厚度3mm，耐壓9MPa。
4、恒溫水箱：采用不銹鋼304材質，容積30L，內設一根1500W的加熱棒和銅-康銅的熱電偶.
5、循環(huán)水泵：供恒溫水循環(huán)用，交流220V供電,揚程2.4m，電機功率40W。
6、溫度測量：測量系統配置有智能溫度控制儀表（PID調節(jié)控溫，精度 ±0.2℃），高精度PID調壓模塊電路。
外形尺寸：1200×500×1700mm，外形為不銹鋼可移動支架，帶雙剎車輪。
3.4氣體定壓比熱測定儀（參考廠家/型號：上海頂邦教育設備制造有限公司/ DB-QDBR）技術要求
(1)用途要求：
滿足本科能源動力工程專業(yè)《工程熱力學》課程的試驗等要求。
(2)設備性能參數
★1）實驗目的：
了解氣體定壓比熱測定儀的基本原理及構造。
熟悉本實驗中的溫度、壓力、流量、濕度的測量方法。
分析本實驗產生誤差的原因及減小誤差的可能途徑。
可測量300攝氏度以下空氣的定壓比熱。
掌握由基本數據計算出比熱值，并計算空氣的比定壓熱容。
主要配置：
低噪音鼓風機，真空渡瓦瓶比熱測定本體及支架，精度±0.2濕式氣體流量計及差壓計和干濕溫度計，加熱調節(jié)溫度控制箱一臺，內有：精密溫度數顯儀表（配有鎧裝熱電偶），功率測量數顯儀表，電子集成調壓模塊，可配套不銹鋼實驗臺等。
技術參數：
1、輸入電源：單相AC220V±10% 50Hz，功率200W。
2、比熱容測定儀本體由內壁鍍銀的多層杜瓦瓶、電加熱器（100W）組成，本體加熱最高溫度：≦300℃。
3、濕式氣體流量計：額定流量：0.5m3/h,容積：5L/r，配有U型壓力計和溫度計。
4、低噪聲鼓風機：轉速2800r/min ，功率120W，風量3.2m3/min ，風壓490Pa。
5、溫度測量：測量系統配置有智能溫度控制儀表（PID調節(jié)控溫，精度 ±0.2℃），高精度PID調壓模塊電路。
3.5噴管實驗裝置（參考廠家/型號：上海頂邦教育設備制造有限公司/ DB-PG）技術要求
(1)用途要求：
滿足本科能源動力工程專業(yè)《工程熱力學》課程的試驗等要求。
(2)設備性能參數
★1）實驗目的：
加深對噴管臨界狀態(tài)的理解。
鞏固和驗證氣流在噴管中流動的基本理論
了解氣流在噴管流動中的壓力、流量的變化規(guī)律及測試方法.
主要配置：
噴管本體，支架，有機玻璃漸縮噴管、有機玻璃漸縮漸擴噴管，穩(wěn)壓罐，真空壓力表2個，孔板流量計，U型差壓計，調節(jié)閥門，真空泵(用戶自備)，測壓探針，探針位移裝置，刻度標尺，進口集流器，不銹鋼臺架等。
技術參數：
1、輸入電源：三相AC380V±10% 50Hz，功率5.5KW。
2、壓力測量采用-0.1-0MPa精密真空表,精度0.4級。流量測量采用低雷諾數錐形孔板流量計，喉徑φ20mm。
3、噴針直徑φ4±0.2mm。穩(wěn)壓罐：直徑φ400mm，進氣口徑Φ63mm,出氣口徑Φ57mm。
4、外形尺寸：2000×500×1000mm，外形為不銹鋼支架。
5、用戶自配儀器，真空泵：抽氣速率：54L/s，極限真空：1.33帕，速率：385r/min，功率：5.5KW。
3.6空氣絕熱指數測定裝置（參考廠家/型號：上海頂邦教育設備制造有限公司/ DB-300）技術要求
(1)用途要求：
滿足本科能源動力工程專業(yè)《工程熱力學》課程的試驗等要求。
(2)設備性能參數
★1）實驗目的：
觀察和分析熱力學系統的狀態(tài)和過程特性。
熟悉以絕熱膨脹、定容加熱基本熱力過程為工作原理的測定絕熱指數實驗。
通過對剛性容器充放氣現象的觀察與測試，經過理論分析，從而找出測定空氣絕熱指數的方法。能準確測定空氣絕熱指數。
主要配置：
有機玻璃加厚筒體、充氣球、壓力計、活塞、不銹鋼實驗臺等。
技術參數：
1、實驗臺本體尺寸Φ250×350mm，硬質透明玻璃材質，上配手動充氣球。
2、壓力計，±2000Pa U型壓力計。
3、外形尺寸：600×300×500mm，外形為不銹鋼支架。
3.7熱工測量示教臺（參考廠家/型號：上海頂邦教育設備制造有限公司/ DBJT-1）技術要求
(1)用途要求：
滿足本科能源動力工程專業(yè)《工程熱力學》課程的試驗等要求。
(2)設備性能參數
★1）實驗目的：
演示測量儀表的組成及種類，了解測量誤差的基本概念，測量的一般方法，表示方法和誤差的處理方法，以及評估測量儀表質量優(yōu)劣的技術指標等內容。重點是熱工儀表的基本組成及其功能。感受件直接與被測量對象相聯系，感受被測參數的變化，并將被測參數信號轉換成相應的便于進行測量和顯示的信號輸出。中間件將感受件輸出的信號直接傳輸給顯示件或進行放大和轉換，使之成為適應顯示元件的信號。顯示件向觀察者反映被測參數的量值變化。
主要配置：
按被測參數分：壓力、溫度、流量測量儀表。由感受件、中間件和顯示件組成。測量系統由四個基本環(huán)節(jié)組成：傳感器、變換器或變送器、傳輸通道、數字顯示裝置、不銹鋼臺架及控制屏。
技術參數：
1、輸入電源：單相AC220V±10% 50Hz，功率1.5KW。
2、304不銹鋼加熱水箱，容積40L，加熱功率3.0KW；換熱器面積為3.0m2，40W散熱風扇。
3、熱水泵參數： 流量：20L/min ，揚程：12m，功率：120W。
4、流量測量，DN15渦輪流量計：測量范圍0.2-6.0m3/h；壓力測量：壓力傳感器：測量范圍0-0.6MPa 。
5、溫度由高精度溫度傳感器測量，萬能信號輸入巡檢儀配合高精度數字顯示表，顯示溫度、壓力、流量等實驗全部測量參數。
外形尺寸：1600×500×1500mm，外形為不銹鋼可移動支架，帶雙剎車輪。
3.8熱工儀表及控制實訓裝置（參考廠家/型號：上海頂邦教育設備制造有限公司/ DB-RG90）技術要求
(1)用途要求：
滿足本科能源動力工程專業(yè)《工程熱力學》課程的試驗等要求。
(2)設備性能參數
★1）一、 產品概述
熱工儀表及控制實訓裝置按照勞動和社會保障部職業(yè)/工種資格（標準）《熱工儀表及控制裝置安裝工》、《熱工儀表及控制裝置試驗工》、《熱工儀表及控制裝置檢修工》實訓考核要求而設計的，能夠進行多種技能訓練，主要完成敏感元件和取源部件的安裝、儀表管路的安裝、電氣導線的敷設、儀表和設備的安裝。既適用于職業(yè)院校相關專業(yè)人員的崗位技能培訓，也能作為各級部門技能培訓和職業(yè)技能鑒定中心相關工種的鑒定考核設備。
二、 產品特點
1.真實性：采用電廠的裝置元件,適合本專業(yè)崗位培訓
2.網孔板設計：采用網孔板的結構，可自行設計布線系統，進行設備的安裝、接線等實訓操作
三、 技術性能
1.輸入電源：三相四線～380V±10% 50Hz
2.工作環(huán)境：溫度-10℃～+50℃，相對濕度＜85%（25℃），海拔＜4000m
3.裝置容量：＜3kVA
4.外形尺寸：控制平臺：1800mm×630mm×1773mm；對象系統：1600mm×750mm×1540mm
四、 系統組成
系統對象包含有：不銹鋼蓄水箱,有機玻璃圓筒型水箱,電阻爐,電動執(zhí)行機構,氣動執(zhí)行機構,空氣壓縮機,閥門及管道。
五、 實訓項目
1.實訓裝置的系統組成認知
2.測量元件的原理及安裝
（1）溫度測量原理及溫度測量元件的安裝
（2）壓力測量原理及壓力測量元件的安裝
（3）流量測量原理及液位測量元件的安裝
（4）物位測量原理及物位測量元件的安裝
3.測量元件的單體校驗
（1）熱電偶的校驗
（2）熱電阻的校驗
（3）流量檢出裝置的校驗
（4）物位檢出裝置的校驗
（5）壓力檢出裝置的校驗
4.顯示儀表及變送器的安裝調試
（1）動圈儀表的安裝及調試
（2）壓力變送器安裝及調試
（3）液位變送器安裝及調試
（4）電容式差壓變送器安裝及調試
（5）盤上儀表的安裝及調試
5.開關量儀表的安裝調試
（1）壓力開關的安裝及調試
（2）差壓開關的安裝及調試
（3）流量開關的安裝及調試
（4）溫度開關的安裝及調試
6.氣動基地式儀表的安裝調試
（1）氣動基地式壓力儀表的安裝及調試
（2）氣動基地式差壓儀表的安裝及調試
（3）氣動基地式液位儀表的安裝及調試
（4）氣動基地式溫度儀表的安裝及調試
7.控制儀表的安裝調試
（1）電動調節(jié)閥的安裝及調試
（2）氣動調節(jié)閥的安裝及調試
（3）可編程序控制器控制系統的安裝及調試
（4）執(zhí)行器及執(zhí)行機構安裝及校驗
3.9溫度測量技術實驗裝置（參考廠家/型號：上海頂邦教育設備制造有限公司/ DB-YB）技術要求
(1)用途要求：
滿足本科能源動力工程專業(yè)《工程熱力學》課程的試驗等要求。
(2)設備性能參數
★1）實驗目的：
1、學會使用溫度的各種測量的方法。
2、學會使用各種測溫方式的線路連接及操作。
主要配置：
溫度傳感器、壓力傳感器、壓差傳感器、電加熱器、管路、不銹鋼管路與控制箱。
技術參數：
1、有萬能輸入與輸出，可以輸入熱電偶，電阻、電流、電壓信號，并能用于溫度、流量、壓力、壓差、重量等參數的測量，除使用不同測溫元件外，還通過改變控制方式來改變控制精度。
2、一臺儀表采用毫安電流控制，直接控制電子繼電器的開關，由此完成對溫度的控制。而另一臺采用繼電器常開常閉觸點控制交流接觸器的通斷，以此完成對 加熱溫度的控制。由于兩種控制方式的不同，控制加熱。
3、的精度也不相同。實驗采用插接式連接，由學生自己動手完成開關、儀表、電子元件的連接，并學習不同儀表設置對控制精度的影響。同時，該裝置配備一個管式反應器，學生可以改變不同的控制位置，來觀察不同的控制點對控制結果的影響。
4、該裝置工作電壓220V，設備面板為不銹鋼制造，
5、設備尺寸：（長）500×（高）600×400（寬），（自動化儀表連接實驗），為臺式設備，需放在實驗臺上進行實驗。
3.10流量計性能測試實驗裝置（參考廠家/型號：上海頂邦教育設備制造有限公司/ DB-LX）技術要求
(1)用途要求：
滿足本科能源動力工程專業(yè)《工程熱力學》課程的試驗等要求。
(2)設備性能參數
★1）
| 技術指標 | 說 明 | |||
| 裝置特點 |
1、整個裝置美觀大方，結構設計合理，具備強烈的工程化氣息，能夠充分體現現代化實驗室的概念。 2、設備布局合理、美觀，結構清晰，整體感強，能夠在實驗室中體現主實驗設備的概念。 3、設備整體為自行式框架結構，并安裝有禁錮腳，便于系統的拆卸檢修和搬運。 4、整套設備除去特殊材料外均采都用工業(yè)用304不銹鋼制造，所有裝備均進行精細拋光處理，體現了整個裝置的工藝完美性。 5、實驗系統裝置綜合了文丘里和孔板流量計兩種流量計的校核，使學生學會正確的流量測量，認識正確的引壓方法。 6、實驗項目可通過閥門調節(jié)切換選擇，流體出口滿管段設計；流體流量采用閘閥調節(jié)，流量計量采用渦輪流量計和數字儀表系統；節(jié)流壓差采用壓力傳感器和數字儀表系統。 7、整套系統采用標準工業(yè)儀表控制系統，可進行化工原理實驗，也是過程自動化及化工檢測儀表實驗的良好平臺。 8、裝置設計可360度觀察，實現全方位教學與實驗。 |
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| 裝置功能 |
1、了解渦輪流量計、孔板流量計、文丘里流量計和轉子流量計的構造、工作原理和 主要特點。 2、掌握流量計的標定方法。 3、了解節(jié)流式流量計流量系數 C 隨雷諾數 Re 的變化規(guī)律， 流量系數 C 的確定方法。 4、學習合理選擇坐標系的方法。學會用標準流量計的方法標定流量。 5、測定節(jié)流式流量計（孔板、文丘里）的流量標定曲線。 6、測定節(jié)流式流量計的雷諾數 Re 和流量系數 C 的關系，并進行比較。 7、測定轉子流量計的流量標定曲線。 |
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| 設計參數 |
孔板流量計流量：0.2~10m3/h，壓差范圍：10~100KPa 文丘里流量計流量：0.2~10m3/h，壓差范圍：10~150KPa 轉子流量計流量：0.4~4m3/h。 渦輪流量計流量：0.1~10m3/h。 溫度：常溫。 |
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| 公用設施 |
水：裝置自帶不銹鋼水箱，連接自來水。實驗時經離心泵進入測試管路，循環(huán)使用。 電：電壓AC220V，功率1.0KW，標準單相三線制。每個實驗室需配置1~2個接地點（安全地及信號地）。 實驗物料：清潔自來水，外配設備：無。 |
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| 主要設備 |
LZB-40 水轉子流量計： 流量范圍 400～4000 L/h。 孔板流量計流量： 0.2~10m3/h，孔板流量計：孔板喉徑：Φ20mm。 文丘里流量計流量：0.2~10m3/h，文丘里流量計：文丘里喉徑：Φ14mm。 DN20渦輪流量計：流量范圍0.5～8.0 m3/h，4-20mA遠傳輸出，流量檢測機構 。 壓差傳感器：量程0～150KPa，4-20mA遠傳輸出，差壓檢測機構。 宇電AI501 流量數字顯示儀。 宇電AI501 溫度數字顯示儀。 宇電AI501 壓差數字顯示儀。 不銹鋼離心泵：功率 550W，最大流量 5.2m3/h。 水箱：304不銹鋼材質，容積80L,帶貯水排空底閥，管路循環(huán)回水與泵吸入口間隔板設計。 管路：304衛(wèi)生級不銹鋼材質，采用不銹鋼快裝活接與管路連接；管道活接連接渦輪流量計。 閥門：采用304不銹鋼閥和優(yōu)質銅閥。 電器：接觸器、開關、漏電保護空氣開關。 304不銹鋼儀表柜：測控、電器設備在實驗架上。 304不銹鋼材質框架1800*500*1800mm(長×寬×高)，帶腳輪及禁錮腳。 |
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測控組成 |
變量 | 檢測機構 | 顯示機構 | 執(zhí)行機構 |
| 水流量 | 轉子流量計 | 就地顯示 | 手動閥控 | |
| 壓差 | 壓差傳感器 | 數字壓力儀表 | 無 | |
| 液體溫度 | PT100鉑電阻 | 數字溫度儀表 | 無 | |
| 渦輪流量 | 傳感器 | 數字流量儀表 | 手動閥控 | |