Стенд "Теплотехника и термодинамика" ЭЛБ-171.034.04
Типовой комплект учебного оборудования «Теплотехника и термодинамика» предназначен для проведения лабораторных работ по курсу «Теплотехника и термодинамика» в средних специальных и высших учебных заведениях.
Состав стенда
Стенд представляет собой рамное основание, выполненное из металлического профиля покрашенного порошковой краской. Основание имеет поворотные колесные опоры с тормозами. На рамном основании монтируется блок управления стендом, а также гидравлическая и пневматическая системы стенда.
Блок управления, выполненный из металлического профиля с корпусом из ABS пластика, толщиной 4 мм, белого цвета с текстурой «шагрень», для обеспечения устойчивости к царапинам, сколам и другим повреждениям, возможным при длительной эксплуатации стенда. Блок прикручен к раме стенда на винтах для удобства демонтажа в случае гарантийного ремонта. Все надписи и обозначения на лицевой панели выполнены с помощью цветной термопечати.
Гидравлическая система имеет в своем составе два контура: контур горячей воды и контур холодной воды.
В состав гидравлической системы входят следующие устройства:
- Электрический котел (мощность 3кВт температура теплоносителя от 35°С до 85°С, максимальное давление воды в контуре 2.5бар. Электропитание 220В. 50Гц). На входе и выходе электрического котла установлены датчики температуры. Датчики подключаются к измерительной системе стенда.
- Реле давления.
- Циркуляционный насос горячего контура (максимальный напор 4м, максимальный расход 53 л/мин, потребляемая мощность 65Вт, напряжение 220Вт).
- Циркуляционный насос холодного контура (максимальный напор 4м, максимальный расход 53 л/мин, потребляемая мощность 65Вт, напряжение 220Вт).
- Накопитель для холодной воды. Объем накопителя 40л.
- Группа безопасности.
- Датчик температуры воды холодного и горячего контура (измеряемая температура от -55°С до 125°С, точность 0.5°С в диапазоне от -10°С до 85°С).
- Датчик расхода воды горячего и голодного контура (диапазон расхода потока 30л/мин, рабочая температура от 0°С до 80°С, температура жидкости до 120°С, рабочее давление 0-1.75МПа).
- Вентили для регулирования расхода в горячем и холодном контурах.
- Запорная арматура для изменения направления потоков жидкости.
В состав пневматической схемы входят:
- Воздушный компрессор с ресивером и регулятором давления. Характеристики компрессора:
o производительность - 180 л/мин
o номинальное напряжение питания - 220 В
o номинальное рабочее давление - 8 атм
o номинальная потребляемая мощность - 1100 Вт
o ёмкость ресивера - 6 л
o номинальная частота вращения - 3400 об/мин
- Датчик температуры воздуха (измеряемая температура от -55°С до 125°С, точность 0.5°С в диапазоне от -10°С до 85°С).
- Датчик расхода воздуха.
- Датчик давления (максимальное рабочее давление 200кПа, диапазон рабочих температур от -40°С до 125°С, предельно допустимое давление 800кПа).
- Запорная арматура.
Для выполнения работ в комплекте со стендом поставляются лабораторные модули. Они подразделяются на модули подключаемые к гидравлической системе, к пневматической и модули подключаемые к блоку управления.
Гидравлические модули:
1. Теплообменник «труба в трубе».
Длина теплообменника «Труба в трубе» 670мм, наружный диаметр 110мм. Наружная труба выполнена из полипропиленовой трубы для снижения потерь тепла, и что соответственно увеличивает точность выполняемых лабораторных работ. Внутренняя труба теплообменника выполнена из не корродирующего материала. Диаметр внутренней трубы 54мм, длина 600мм. Теплообменник «Труба в трубе» имеет подсоединение к гидравлической магистрали при помощи быстросъемных соединений G3/4.
2. Пластинчатый теплообменник.
Паянный пластинчатый теплообменник состоящий из 20 пластин с площадью теплообмена пластины – 0,0117 м2. Теплообменник подсоединяется к гидравлической магистрали при помощи быстросъемных соединений G3/4.
3. Поворотный металлический цилиндр.
Модуль для определения коэффициента теплоотдачи при свободном движении омывающей среды представляет собой трубу, диаметром 54мм. Труба располагается на поворотном основании, позволяющем изменять угол наклона трубы от 0 до 900, и фиксировать её в выбранном положении. Температура стенок трубы определяется с помощью датчика температуры. Модуль подключается к системе горячего контура при помощи быстросъемных соединений G3/4.
Пневматические модули.
4. Суживающееся сопло.
Модуль для изучения адиабатического истечения газа представляет собой цельную деталь выточенную из дюралюминия длинной 64 мм, Диаметр входного сечения сопла составляет 5,4 мм, выходного 2 м. Для исследований, на сопле имеются датчики давления.
5. Модуль для определения вязкости воздуха.
Модуль выполнен в виде насадка в котором установлена капиллярная трубка длинной 230 мм и сечением 0,35мм, а также насадок имеет вывод для подключения датчика давления. Модуля подключается к пневматической системе при помощи быстросъемных соединений.
Самостоятельный модули.
6. Печь для изучения теплопроводности материалов.
Модуль представляет собой лабораторную печь выполненную из ABS пластика. На дне печи установлена железная пластина площадью 14,4 см2, которая нагревается при помощи резисторов мощностью 15Вт. Модуль оснащен датчиками температуры. В комплект также входят исследуемы образцы: резина, капролон, пенопласт разной толщины.
7. Трубопровод для исследования теплопередачи.
Модуль состоит из медной трубы диаметром 54 мм и длиной 600мм. На которой установлено 4 датчика температуры. Показания датчиков отображаются на дисплее блока управления. Для безопасности, труба помещена в оцинкованный кожух диаметром 100мм. Пространство между медной трубой и кожухом заполнено теплоизолирующей ватой. Для измерения температуры и скорости воздуха в комплекте поставляется термоанемометр.
8. Калориметр для определения коэффициента излучения электропроводящих материалов.
9. Калориметр для изучения теплоемкости воздуха.
Модуль представляет собой герметичный калориметр выполненный из непрозрачного акрила. В калориметре установлен нагреватель и датчик температуры. В верхней части калориметра имеется вывод для подключения датчика давления.
Все датчики, установленные на объектах исследования, подключаются к измерительной системе и отображаются на цветном LCD TFT дисплее диагональю 3,5 дюйма разрешением 320×480 пикселей.
Измерительная система выполнена на микропроцессорной технике по принципу модульной архитектуры (из субмодулей) для обеспечения модернизации. Микропроцессорная система предназначена для управления модулями стенда, а также обеспечивает измерение, отображение и сохранение режимных параметров.
Микропроцессорная система представляет собой базовую платформу, выполненную в виде кросс-панели EL-01-05, рассчитанную на установку 5 субмодулей.
Базовая платформа оснащена:
- разъем питания типа SIL156, ±12 В.
- разъем типа IDC-10 для подключения дополнительных кросс-панелей, 2 шт.
- разъем для подключения дополнительного питания SIL156, +5 В.
- разъем для подключения дополнительных устройств по интерфейсу RS485.
- слоты SL-62 для подключения субмодулей.
Основание базовой платформы выполнена из материала FR-4, прочностью сцепления класса H и T, метод проверки: IPC-SM-840 C. Все надписи нанесены при помощи лазерного печатающего устройства с 600 точек/дюйм.
Модульная архитектура базовой платформы позволяет проводить модернизацию методом добавления дополнительных кросс-панелей, каждая из которых рассчитана на подключение 4 и более субмодулей.
Субмодули представляют собой сменные устройства, которые позволяют:
- производить измерения физических величин (ток, напряжение, температура, давление и т.д.);
- обрабатывать и передавать измеренные величины;
Каждый субмодуль имеет в составе микропроцессор, который обеспечивает предварительную обработку информации.
Субмодуль подключается в слоты SL-62 базовой платформы, с помощью внешних контактов в количестве 62 шт.
Субмодуль выполнен из материала FR-4, прочностью сцепления класса H и T, метод проверки: IPC-SM-840 C. Все надписи нанесены при помощи лазерного печатающего устройства с 600 точек/дюйм.
Субмодули могут быть связаны по интерфейсу RS485 или по интерфейсу I2С.
Максимальное количество одновременно подключаемых субмодулей ограничено только нагрузочными возможностями интерфейсов.
Стенд имеет возможность подключаться к ПК с помощью интерфейса USB. При подключении к ПК, измерительная система работает под управлением программного комплекса ELAB. Программное обеспечение выводит данные в графическом виде, а также сохраняет их для дальнейшей обработки в табличном и графическом виде.
Программный комплекс ELAB имеет свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ на интеллектуальную собственность, выданное Федеральной инспекцией и устанавливается на персональный компьютер с ОС Windows и Linux.
Программный комплекс ELAB предназначается для управления источниками питания, регистрации данных от измерительных приборов и датчиков, а также дальнейшей обработки и сохранения в различных форматах результатов экспериментальных исследований в окне программы на экране компьютера. Программный комплекс ELAB при каждом запуске автоматически определяет активный COM порт подключения оборудования, с его подсветкой во всплывающем окне. Доступные модули управления выполняются в едином стиле. Инструменты программы позволяют в реальном времени управлять аппаратной частью установки. Управление блоками реализовано максимально приближённо к управлению реальной установкой. Задание значений параметров блоков осуществляется с помощью виртуальных энкодеров, позволяющих легко и быстро установить требуемую величину в доступном диапазоне значений. Управление возможно, как с помощью клавиатуры, так и манипулятором «мышь», а также с помощью виртуальной клавиатуры для планшетных устройств. Комплект программного обеспечения ELAB осуществляет возможность программировать модули управления. Для этого пользователь составляет программный код на внутреннем понятном макроязыке.
Доступные модули индикации программы позволяют выводить на экран ноутбука, данные от измерительных приборов, датчиков и другого оборудования, которым снабжена лабораторная установка. Для удобства восприятия, основные виртуальные приборы выполнены в привычном для пользователя аналоговом варианте.
Лабораторные работы.
1. Исследование теплопроводности материалов методом пластины.
2. Исследование теплопередачи при естественной конвекции воздуха около горизонтального цилиндра.
3. Исследование теплопередачи при естественной конвекции воздуха около вертикального цилиндра.
4. Изучение процесса адиабатного истечения газа через суживающееся сопло.
5. Определение коэффициента излучения электропроводящих материалов калориметрическим методом.
6. Исследование теплового процесса в теплообменном аппарате типа «труба в трубе».
7. Исследование теплопередачи при вынужденном движении воздуха в трубе.
8. Определение коэффициента вязкости воздуха.
9. Определение отношения теплоемкостей при постоянном давлении и постоянном объеме.
10. Изучение технического теплообменника.
11. Определение теплоемкости воздуха.
Комплектность
|
Лабораторный стенд «Теплотехника и термодинамика»……… |
1шт. |
|
Диск с учебным видеороликом…………………………………... |
1шт. |
|
Диск с методическими материалами…………………………….. |
1шт. |
|
Руководство по эксплуатации………………………………...….. |
1шт. |
|
Диск с программным обеспечением…………………………….. |
1шт. |
|
Гарантийный талон……………………………………………….. |
1шт. |
|
Паспорт…………………………………………………………….. |
1шт. |
|
Кабель USB для подключения ПК……………………………….. |
1шт. |
