CN201126690Y

CN201126690Y - 化工原理实验教学平台

Info

Publication number: CN201126690Y
Application number: CNU2007201126144U
Authority: CN
Inventors: 何光发; 李坚坚
Original assignee: Zhejiang Tianhuang Science and Technology Industrial Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Tianhuang Science and Technology Industrial Co Ltd
Priority date: 2007-07-26
Filing date: 2007-07-26
Publication date: 2008-10-01
Anticipated expiration: 2017-07-26

Abstract

本实用新型涉及化工原理实验教学平台，由上位监控计算机、控制系统和控制对象构成，其特征在于：控制对象包含离心泵性能测试、流体阻力测试和流量计校核等实验装置；所述上位监控计算机装配备有专门用于实验装置的上位监控工程；上位监控计算机和控制系统之间通过基于Modbus协议的现场总线网络通信。本实用新型公开了一种采用化工原理实验装置，它通过上位监控计算机、控制系统、控制对象完整的模拟了实际化工现场应用的化工单元，集成了在行业广泛采用的各种控制方式、数据采集和数据处理技术，整套装置具有系统结构完整、技术先进、直观形象和覆盖大专院校专业面广的特点。

Description

化工原理实验教学平台

技术领域

本实用新型涉及一种广泛适用于大专院校《流体力学》、《工程热力学》、《化工原理》、《化工工艺》、《理论力学》、《材料力学》、《过程装备成套技术》、《化工设备设计》、《过程流体机械》、《自动控制原理》等课程的化工原理教学实验装置。

背景技术

化工原理是一门关于化学加工过程的技术基础课，它为过程工业(包括化工、轻工、医药、食品、环境、材料、冶金等工业部门)提供科学基础，对化工及相近学科的发展起支撑作用。化工原理课程以单元操作为内容，以传递过程原理和研究方法论为主线，研究各个物理加工过程的基本规律，典型设备的设计方法，过程的操作和调节原理。化工原理课程教学包括三个环节，即：理论课教学、实验课教学和课程设计。在实验课教学环节中，实际应用的化工原理相关设备由于体积庞大、分布广、不直观形象，不适宜直接作为教学实验装置。目前市场上化工原理教学实验装置虽然很多，但还没有集成化的化工原理教学实验装置。许多厂家生产的化工原理教学实验装置，仍然沿用了传统的人工计量和检测方式，实验耗费大量时间，因计量误差大而与理论结果有较大出入，数据处理过程也因数据量大而较容易出错，最后生成的数据报表和数据曲线质量也不高。

实用新型内容

为了克服上述技术上的不足，本实用新型提供了一系列化工原理实验教学平台。

本实用新型的技术方案是这样子的：化工原理实验教学平台，由上位监控计算机、控制系统和控制对象构成，其特征在于：

控制对象包含离心泵性能测试、流体阻力测试和流量计校核等实验装置；

所述上位监控计算机装配备有专门用于实验装置的上位监控工程；

上位监控计算机和控制系统之间通过基于Modbus协议的现场总线网络通信。

所述上位监控计算机可完成数据采集和对系统进行监测、记录、控制，自动采集数据并进行数据处理，生成相应的报表、曲线等。

上位监控计算机和控制系统之间通过Modbus总线网络通讯。

所述上位监控计算机是用于实验装置的专用上位监控工程。

本实用新型公开了一种采用化工原理实验装置，它通过上位监控计算机、控制系统、控制对象完整的模拟了实际化工现场应用的化工单元，集成了在行业广泛采用的各种控制方式、数据采集和数据处理技术，整套装置具有系统结构完整、技术先进、直观形象和覆盖大专院校专业面广的特点。

附图说明

附图1是本实用新型离心泵实验装置结构示意图；

附图2是本实用新型流体阻力测定实验装置结构示意图；

附图3是本实用新型流量计校核实验装置结构示意图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。

化工原理实验教学平台，由上位监控计算机、控制系统和控制对象构成，其特征在于：控制对象包含离心泵性能测试、流体阻力测试和流量计校核等实验装置；上位监控计算机装配备有专门用于实验装置的上位监控工程；上位监控计算机和控制系统之间通过基于Modbus协议的现场总线网络通信。上位监控计算机可完成数据采集和对系统进行监测、记录、控制，自动采集数据并进行数据处理，生成相应的报表、曲线等。上位监控计算机和控制系统之间通过Modbus总线网络通讯。上位监控计算机是用于实验装置的专用上位监控工程。

如图1所示，离心泵实验装置包含离心泵管路及其上位监控系统，实验测定在一定转速下泵的特性曲线。整套实验装置由截止阀1、泵进口真空表3、离心泵4、泵出口压力表5、转速表7、热电阻6、流量计9、调节阀10等组成一个循环回路，功率显示表、转速显示表和多通道无纸记录仪对压力、流量等变量进行就地显示并通过Modbus总线向上位监控系统传送数据，上位监控系统根据实时采集的数据进行数据计算并生成数据报表和曲线。

如图2所示，首先关闭水箱12出口阀，将水箱进水至水箱高度的80％处，然后，启动水泵电机12，待电机转动平稳后，把泵的出口阀缓缓开到最大。

倒U型压差计14、15、16的排气：采用手动方法测量时，对倒U型压差计进行排气和调零，使压差计两端在带压且零流量时的液位高度相等。由于本阻力实验装置中，选用的为经典管道泵，扬程较高，故倒U型压差计的量程只能做到一定程度，大流量数据应取差压变送器17测得的压差。

流量和压差的测定：实验时可以分别使用自动或手动方法。手动方法时，先缓缓开启调节阀，调节流量，让流量从0.8到5m³/h范围内变化，每次实验变化0.3m³/h左右。每次改变流量，待流动达到稳定后，分别记下压差计14、15、16左右两管的液位高度，两高度相减的绝对值即为该流量下的差压。使用自动方法时，流量值可以由无纸记录仪的流量通道显示，改变流量时只需改变流量控制通道的设定即可，同理，差压值可以直接由无纸记录仪的压差显示通道读取。

λ～Re曲线的绘制：装置确定时，根据ΔP和u的实验测定值，可计算λ和ξ，在等温条件下，雷诺数Re＝duρ/μ＝Au，其中A为常数，因此只要调节管路流量，即可得到一系列λ～Re的实验点，从而绘出λ～Re曲线。

停止泵12：实验结束，关闭出口阀，停止水泵电机，清理装置。

如图3所示，流体阻力测定实验装置包含循环水系统及上位监控系统。实验装置由管道泵18、压差计19、孔板流量计20、文丘里流量计21和光滑管、粗糙管、闸阀局部阻力等管路组成，不同管路上分别配有差压测量装置。多通道无纸记录仪对压差、流量等变量进行就地显示并向上位监控系统传送数据，上位监控系统根据实时采集的数据进行数据计算并生成数据报表和曲线。

流量计校核实验装置包含循环水系统及待校核的文丘里流量计和孔板流量计。采用容量法校核文丘里流量计和孔板流量计。文丘里流量计和孔板流量计装在不锈钢管上，为了保证正常测量条件，流量计前、后留有足够长的直管段，其长度使流体流过管件产生的涡流全部消失。流量计的压差用倒U形压差计测量，实验用水由泵从水箱输入管路，由计量槽计量流量，然后放回水箱，循环使用，水温由温度计测量。整套实验装置由管道泵18、切换阀门22、流量计、倒U形压差计19和计量筒23构成回路。

最后，应当指出，以上实施例仅是本实用新型较有代表性的例子。显然，本实用新型不限于上述实施例，还可以有许多变形。凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均应认为属于本实用新型的保护范围。

Claims

1. 一种系列化的化工原理教学实验装置，由上位监控计算机、控制系统和控制对象构成，其特征在于：

控制对象是实验平台，实验平台包含离心泵性能测试、流体阻力测试和流量计校核等实验装置；

上位监控和控制系统之间通过基于Modbus协议的现场总线网络通信。

2. 根据权利要求1所述的化工原理教学实验装置，其特征在于：所述上位监控计算机对数据采集和系统进行监测、记录、控制，自动采集数据并进行数据处理，生成相应的报表、曲线。

3. 根据权利要求1或2所述的化工原理教学实验装置，其特征在于：上位监控计算机和控制系统之间通过Modbus总线网络通讯。

4. 根据权利要求1或2所述的化工原理教学实验装置，其特征在于：所述上位监控是控制实验装置的专用上位监控工程。

5. 根据权利要求1或2所述的化工原理教学实验装置，其特征在于：流量计校核实验装置采用容量法校核文丘里和孔板流量计。