天津大学建环专业实验指导书（考研必备） - 图文

建筑环境与设备工程专业

实验指导书

（2007年4月修订版）

天津大学建筑环境与设备工程系

修 订 说 明

为了适应教学要求，2007年4月建筑环境与设备工程系组织全体教师对2005版的实验指导书进行了修订。本次修订主要改正了原版中发现的错误之处，并对全书进行了统一排版。

另外，为了与本科教学不断改革的情况相适应，本版指导书没有采用原来按课分类的方式，而采用了按号顺序排列的方式。这样做的好处是增加了安排实验的灵活性，每年安排教学计划时可以根据教学内容的要求选择或重新调整实验内容。

具体参加本次修订工作的教师是：

周志华：实验一、实验二、实验三 刘俊杰：实验四、实验五、实验六 邢金城：实验七、实验八、二十三、二十四 朱能：实验九、实验十 张欢：实验十一

凌继红：实验十二、实验十三 由世俊：实验十四、实验十五 张于峰：实验十六、实验十七 田喆：实验十八、实验十九 孙贺江：实验二十、二十一、二十二

张觉荣老师和陈春淼老师对本书提出了许多宝贵的意见 全书由安大伟老师、孙贺江老师统稿。

由于时间仓促，难免有不当之处，望在使用过程中批评指正。

天津大学建筑环境与设备工程系

2007年4月

目 录

实验一 煤的工业分析实验 ........................................................................................ 1 实验二 煤的发热量测定实验 .................................................................................... 6 实验三 烟气分析实验 .............................................................................................. 11 实验四 室内外气象条件测定实验 .......................................................................... 14 实验五 空调系统风量测定与调节实验 .................................................................. 19 实验六 空气过滤器性能实验 .................................................................................. 23 实验七 伞形排气罩性能实验 .................................................................................. 27 实验八 旋风除尘器性能实验 ................................................................................ 33 实验九 风管风压、风速和风量测定实验 .............................................................. 38 实验十 管网水压图实验 .......................................................................................... 47 实验十一 空气与水的热湿交换实验 ...................................................................... 50 实验十二 热水散热器性能实验 .............................................................................. 52 实验十三 热水采暖系统模拟实验 .......................................................................... 56 实验十四 制冷压缩机性能实验 .............................................................................. 58 实验十五 热泵与冰箱实验 ...................................................................................... 62 实验十六 多支热电偶的温度校验 .......................................................................... 64 实验十七 涡轮流量变送器系数的测定 .................................................................. 67 实验十八 室内光环境测量与评价实验 .................................................................. 71 实验十九 噪声测量与评价实验 .............................................................................. 73 实验二十 燃气辐射采暖特性实验 .......................................................................... 76 实验二十一 燃气相对密度测定实验 ...................................................................... 78 实验二十二 燃气发热量测定实验 .......................................................................... 81 实验二十三 粉尘粒度分级实验 .............................................................................. 87 实验二十四 粉尘真密度测定实验 .......................................................................... 91

天津大学建筑环境与设备工程专业实验指导书（2007）

实验一 煤的工业分析实验

一、 实验目的

用实验方法来测定煤的水分、灰分、挥发分和固定碳的含量，为锅炉的设计、改造、运行和实验提供即时数据。

二、实验原理

根据水分、挥发分及固定碳在不同温度下可以以不同方式分离出来的特点，将制备好的煤样置于特定设备中加热。当环境温度达到水的蒸发温度时，水分开始蒸发，待水分完全蒸发后，称量试剂的质量，其变化量即为煤的水分。继续加热，开始释放出挥发分，当挥发分挥发完毕后，试剂的减少量即为挥发分的质量。温度进一步升高，达到煤的燃点，点燃使煤燃烧。当煤燃烧完毕，再称量试剂，其减少量即固定碳的质量，余下的为灰分。

三、 实验设备

实验设备有干燥箱、箱形电炉、分析天平、托盘天平、干燥器、玻璃称量瓶或磁皿、灰皿、坩埚、坩埚架、坩埚架夹和耐热金属板等。

其中干燥箱又名烘箱或恒温箱，用于测定水分和干燥实验器皿。干燥箱带有自动调温装置，内有风机，顶部有水银温度计指示箱内温度。

箱形电炉用于升高温度以释放出水分和挥发分，它带有调温装置，炉膛中有恒温区，由热电偶和高温指示表来指示相关温度。

干燥器内有变色硅胶或未潮解的块状无水氯化钙类的干燥剂。 玻璃称量瓶或磁皿都应有严密的磨口盖。

图1－1 玻璃称量瓶和灰皿

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图1－2 挥发分坩埚及其架夹

四、实验方法及数据 （一）水分的测定

煤的水分分为外水和内水两部分，相应地也应测量外水分和内水分。 1、 外水分的测定

取盛煤样的容器，上下左右摇晃几分钟，使其混合均匀。然后取出煤样500g，放入温度为70～80℃的烘箱内1.5h。取出试样，放在室温下使其完全冷却，并称量。然后把它放在在室温下进行自然干燥，并经常搅拌。每隔1小时称量一次，直至其质量变化不超过前次称量的0.1％，则认为完全干燥。取最后一次称量值作为计算依据，则煤的外水分为：

arMw?m1?m2?100% （1－1） m1式中： m1——原煤样的质量，g；

m2——风干后煤样的质量，g。

将除去外水分的煤样磨碎，直至全部通过孔径为0.2mm的筛子，用堆掺四分法分为两份。一份装于煤样瓶中，以供测定空气干燥基水分和其它成分用；另一份封存。

2、 空气干燥基水份的测定

用预先烘干并称量的玻璃称量瓶（质量称量精度为0.0002g），平行称取两份1±0.1g的分析试样（精确到0.0002g）放入玻璃称量瓶中，一起放入预先通风并加热到105～110℃的干燥箱中。在一直通风的条件下，无烟煤干燥1.5～2h，烟煤干燥1h后，从干燥箱内取出称量瓶并加盖。在空气中冷却2～3min后，放入干燥箱冷却至室温（约25min）称量。最后进行检查性的干燥，每次干燥30min，直到试样的变化量小于0.001g为止。如果是增量，要采用增量前一次质量为计算依据。对于水分在2％以下的试样，不进行检查性干燥。至此，试样失去的质量占试样质量的百分数，即为分析试样的空气干燥基水分：

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2、伞形排气罩的排风量测定 （1）静压法测量

由式（7－3）得：

Pd1?1PjI 1??11??PjI??PjI

Pd1?则

??PdIPjI （7－5）

伞形罩排气量为 Q?FvI??F式中： Q——伞形排气罩的排气量，m3/s

2?PjI （7－6）

vI——断面I—I上的气流速度，m/s

F——断面I—I管道面积，m2；

?——局部排气罩流量系数；

PjI——I—I断面上静压，Pa

（2）用动压法测风量

实验测定中， 在I—I断面上测定动压时因气流很不稳定，不易取得较精确的测定值。

这时一般选择气流相对稳定的Ⅱ－Ⅱ断面进行测定，该断面一般选择在伞形罩(局部构件)下游5-7d距离处（d为风管直径）。由于I—I断面与Ⅱ－Ⅱ断面的面积相等，所以

PdI?Pd?

Pd??Pj??Pq? （7－7）

式中： Pq?——Ⅱ－Ⅱ断面上全压，Pa

Pj?——Ⅱ－Ⅱ断面上静压，Pa

Pd?——I—I断面上动压，Pa

通常可用比托管或笛形流量计测定上述压力值。因此可得下式：

?Pq??(PjI?Pd?) （7－8）

同时依据Pd?而求得平均速度v?，则排气量为

Q=F?v? （7－9）

式中： v?——Ⅱ－Ⅱ断面三个测点的平均速度，m/s；

F ——Ⅱ－Ⅱ管道断面面积，m2； Q ——伞形罩的排气量，m3/s

（3）热电风仪测风量

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用热电风仪测伞形罩罩口断面上的平均风速?，再计算伞形罩的排气量。 伞形罩的排气量计算式为

Q=F?v=a×b×v （7－10）

式中： Q——伞形罩的排风量，m3/s

F——伞形罩口的面积，F=a×b，m2

v?——伞形罩口的平均速度，m/s

（4）用热电风速仪测伞形罩轴心速度法计算排风量

用热电风速仪分别测出沿轴心线距罩口各点上的速度Vx1、Vx2、Vx3.等等，根据前面无

障碍外部吸气罩排气原理，罩口平均速度计算式为

?x?v0?vx(1?a??) （7－11）

?b?cv?x?上式可转化为： 0?1?a?? （7－12）

vx?b?令

cv0?1?y vx则有： lgy?lga?clg

x （7－13） b可以看出，该关系反映在双对数坐标中为一条直线。根据某一伞型罩的实验数据可在双

对数坐标纸上绘制出该条直线，利用该条直线及测得的vx即可查出v0，从而可求得排风量为：

Q=Fv0=a×b×v0 （7－14） 或 Q=Fv0=

?D24v0

式中： Q——伞形罩的排风量，m3/s

v0——罩口的平均速度（按控制点vx计算） vx——轴心线上点速度，（距罩口为x处）；

x——距罩口的控制距离，mm

a——经验系数，

c——经验指数， a、b——矩形罩口尺寸， D——圆形罩口直径， F——排气罩口面积，m2，

四、实验方法和数据处理

（一）测定伞形排风罩及排气罩的局部阻力系数。 （二）测定伞形排气罩的排风量。

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1、用静压法测量排气罩的风量，测出I—I断面上静压，计算出平均速度及排风量。

实验数据记录及计算如表7－1所示

静压法测定排气罩排风量记录表 表7－1

测点编号 1 2 3 1 2 3 1 微压计读数值 平 均2 3 值 动压值（Pa） 局部阻力系数 流量系数 排风量（m3/h） 测定项目 全压 I-I断面 静压

2、用动压法测定排气罩流量，即测出?—?断面上各测点动压Pd后计算平均风速，

算出风量。实验数据记录如表7－2所示。

动压法测定排气罩排风量记录表 表7－2

测定断面 测定项目 测点编号 1 1 2 3 平均值 微压计读数（Pa） 平均值 排风量（m3/h） ?—? 动压 2 3

3、用热电风仪测定出伞形罩罩口上的平均速度，然后计算排风量。实验数据记录表如

表7－3所示

测罩口平均速度求排风量记录表 表7－3

速度读值 项目 1 V1 V2 V3 平均值 2 3 修正值（m/s） 实际风速（vm/s） 排风量（m3/h） v

4、用热电风速仪测定伞形罩罩口上的平均速度，然后计算排风量。实验数据记录如表

7－4所示。

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排风罩口前轴心上气流速度测定记录表 表7－4

测定 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 距罩口轴心距离（mm） 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 轴心点速度（Vx）（m/s） 1 2 3 平均值（m/s） 修正值（m/s） 罩口平均速度（m/s） 排风罩口前轴线上相对速度计算整理表 7－5 测点 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 距罩口距离（mm） 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 xx?b 测点风速 （m/s） Vx?VxV0 31

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图7－2 排风罩口前轴线上相对速度变化规律图

本实验伞形罩阻力较小，故I—I断面处的全压不易测得准确，可用该断面的动压与静

压之和求得全压。由于I—I，?—?断面上的静压孔与比托管测量孔很近，故可近似看作同一断面。

五、思考题

1、用哪一种方法测得的流量比较准确，为什么？ 2、实验中存在那些问题，应怎样改进？

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