RU2668415C1 - Device of stand automated laboratory complex for studying heat exchange processes - Google Patents

Device of stand automated laboratory complex for studying heat exchange processes Download PDF

Info

Publication number
RU2668415C1
RU2668415C1 RU2017111455A RU2017111455A RU2668415C1 RU 2668415 C1 RU2668415 C1 RU 2668415C1 RU 2017111455 A RU2017111455 A RU 2017111455A RU 2017111455 A RU2017111455 A RU 2017111455A RU 2668415 C1 RU2668415 C1 RU 2668415C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
water
heat exchanger
stand
analog
students
Prior art date
Application number
RU2017111455A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Константинович Бодров
Владимир Семенович Ванин
Сергей Васильевич Кудрявцев
Сергей Иванович Меркушев
Артем Сергеевич Меркушев
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "ОРЛОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени И.С. ТУРГЕНЕВА" (ОГУ им. И.С. Тургенева)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "ОРЛОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени И.С. ТУРГЕНЕВА" (ОГУ им. И.С. Тургенева) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "ОРЛОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени И.С. ТУРГЕНЕВА" (ОГУ им. И.С. Тургенева)
Priority to RU2017111455A priority Critical patent/RU2668415C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2668415C1 publication Critical patent/RU2668415C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09BEDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B23/00Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes
    • G09B23/06Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes for physics
    • G09B23/08Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes for physics for statics or dynamics
    • G09B23/12Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes for physics for statics or dynamics of liquids or gases

Abstract

FIELD: teaching.SUBSTANCE: invention relates to special equipment intended for demonstration and practical training of students of universities and colleges for technical disciplines, and more specifically for demonstration and practical study of heat transfer processes in a plate heat exchanger between hot and cold water circulation circuit. Device of the bench automated laboratory complex for studying heat exchange processes contains a personal computer, to which a monitor, column loudspeakers, keyboard control unit, installation for the study of thermal processes, additionally containing a block of analog-to-digital converters connected to a personal computer, and a heat exchanger on a stand provided with studs for fixing the outer tube with air inlet pipes, the inner tube is inserted into the outer tube, with one of the tubes being fitted with temperature sensors, connected to the block of analog-to-digital converters. Usefulness is also to involve students in modern technical capabilities in fast and accurate processing of experimental studies.EFFECT: technical result consists in raising the technical level of knowledge transfer to students in the discipline of "Thermal technology", taught at a university, by equipping the stand with modern instruments and devices, allowing to receive high accuracy and reliability of work and, in addition, allowing to transfer received information about a process to a computer for further processing and obtaining both analytical equations, and graphical dependencies.1 cl, 5 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к специальному оборудованию, предназначенному для демонстрационно-практического обучения студентов вузов и колледжей техническим дисциплинам, а более конкретно, для демонстрационно-практического изучения процессов теплопередачи в пластинчатом теплообменнике между горячим и холодным контуром циркуляции воды.The invention relates to special equipment intended for demonstration-practical training of university students and colleges in technical disciplines, and more specifically, for demonstration-practical study of heat transfer processes in a plate heat exchanger between a hot and cold water circulation circuit.

Известен стенд лабораторный комплекс «Теплотехника жидкости» ТПЖ-010-6ЛР-01 теплотехники и теплотехнического оборудования в вузе. Стенд выполнен из одного стола, имеющего откидную полку для ноутбука, горизонтальную установочную поверхность, под которой расположены два бака с горячей и холодной водой, два циркуляционных насоса, а на вертикальной поверхности, прикрепленной к заднему краю горизонтальной установочной поверхности, расположены теплообменные аппараты и несколько сменных устройств - модулей. Кроме того, на вертикальной поверхности прикреплено два расходомера, позволяющих измерять расход протекающей в трубах жидкости, подаваемой насосом, размещенным под горизонтальной поверхностью. (http://www.gpm-stend.ru/index.php/production/teplotechnika-termodynamika/303-teplotechnika-zhidkosti)There is a well-known bench laboratory complex "Liquid heat engineering" TPZh-010-6LR-01 of heat engineering and heat engineering equipment at a university. The stand is made of one table with a hinged shelf for a laptop, a horizontal installation surface, under which there are two tanks with hot and cold water, two circulation pumps, and on a vertical surface attached to the rear edge of the horizontal installation surface, heat exchangers and several interchangeable devices - modules. In addition, two flow meters are attached to the vertical surface, which make it possible to measure the flow rate of the fluid flowing in the pipes supplied by a pump placed under the horizontal surface. (http://www.gpm-stend.ru/index.php/production/teplotechnika-termodynamika/303-teplotechnika-zhidkosti)

Недостатком такого стенда является то, что не представляется возможным создавать виртуальные модели реальных установок, дающие возможность студентам до работы на реальной установке изучить ее конструкцию и понять реализуемый физический процесс.The disadvantage of such a stand is that it is not possible to create virtual models of real plants, enabling students to study its design and understand the physical process before working on a real plant.

Техническая задача состоит в повышении точности и качества обеспечения измерений на стенде всех необходимых параметров. полученных как с помощью измерительных датчиков, так и на виртуальном образе лабораторного стенда и обеспечение их сравнения в автоматическом режиме, а также в обеспечении автоматизации измерений всех необходимых параметров, получения необходимых расчетных заданных функциональных зависимостей и вывода на электронные и бумажные носители информации, используемые в виде отчета.The technical task is to increase the accuracy and quality of measurements at the bench of all necessary parameters. obtained both using measuring sensors and on a virtual image of a laboratory bench and ensuring their comparison in automatic mode, as well as providing automation of measurements of all necessary parameters, obtaining the required calculated predetermined functional dependencies and output to electronic and paper media used in the form report.

Техническая задача достигается тем, что устройство стендового автоматизированного лабораторного комплекса для изучения процессов теплообмена, содержащее персональный компьютер к которому подключены монитор, звуковые колонки, клавишный блок управлениям установку для исследования тепловых процессов дополнительно содержит блок аналогово-цифровых преобразователей, подключенный к персональному компьютеру и теплообменник на подставке, снабженной шпильками для крепления наружной трубы с патрубками для подвода воздуха, в наружную труба вставлена внутренняя труба, причем в одну из труб вмонтированы датчики температуры, соединенные с блоком аналогово-цифровых преобразователей.The technical problem is achieved by the fact that the device bench automated laboratory complex for studying heat transfer processes, containing a personal computer to which a monitor, sound speakers, a keypad control unit, an apparatus for studying thermal processes additionally contains a block of analog-to-digital converters connected to a personal computer and a heat exchanger on stand equipped with studs for attaching the outer pipe with nozzles for supplying air into the outer pipe inserted into the inner tube, wherein one of the pipe mounted temperature sensors connected to the unit analog-to-digital converters.

Технический результат заключается в повышении технического уровня передачи знаний студентам по дисциплине «Теплотехника» преподаваемой в вузе, за счет оснащения стенда современными приборами и устройствами, позволяющими получать высокую точность и надежность работы и, кроме того, позволяющими передавать полученную информацию об исследуемом процессе на компьютер для последующей обработки и получения как аналитических уравнений, так и графических зависимостей. Полезность также заключается в приобщении студентов к современным техническим возможностям в области быстрой и точной обработки экспериментальных исследованийThe technical result is to increase the technical level of knowledge transfer to students in the discipline "Heat Engineering" taught at the university, by equipping the stand with modern instruments and devices that allow to obtain high accuracy and reliability of work and, in addition, allowing you to transfer the received information about the process under study to a computer subsequent processing and obtaining both analytical equations and graphical dependencies. The usefulness also lies in introducing students to modern technical capabilities in the field of quick and accurate processing of experimental research

Устройство стендового автоматизированного лабораторного комплекса, охарактеризовано следующими чертежами: на фиг. 1 представлен стол с персональным компьютером (вид спереди), на фиг. 2 представлена установка для исследования тепловых процессов. а) вид спереди, б) вид сбоку, в) вид сверху; на фиг. 3 представлен теплообменник на подставке. а) вид спереди, б) вид сверху; на фиг. 4 представлена схема электрическая принципиальная; на фиг. 5 представлена блок-схема виртуальной установки.The device bench automated laboratory complex is characterized by the following drawings: in FIG. 1 shows a table with a personal computer (front view), FIG. 2 shows the installation for studying thermal processes. a) front view, b) side view, c) top view; in FIG. 3 shows a heat exchanger on a stand. a) front view; b) top view; in FIG. 4 shows an electrical circuit diagram; in FIG. 5 is a block diagram of a virtual installation.

Устройство (фиг. 1) состоит из стола 1 с персональным компьютером содержащим системный, блок 2, персонального компьютера, к которому подключены с помощью кабелей: монитор 3, звуковые колонки 4, устройство многоярусного блока из аналогово-цифровых преобразователей АЦП 5, клавишный блок управления 6, смонтированный на выдвижной панели 7 стола 1.The device (Fig. 1) consists of a table 1 with a personal computer containing a system unit 2, a personal computer to which are connected via cables: monitor 3, speakers 4, multi-tiered block device from analog-to-digital converters ADC 5, key control unit 6 mounted on the drawer 7 of table 1.

Установка для исследования тепловых процессов (фиг. 2) содержит вертикальную панель 8, водонагреватель 9 электрический SHAPE 10ST насос 10 для повышения давления серии CL15 GRS, пластинчатый теплообменник 11, расходомер 12 СВ-15Х холодной воды, расходомер 13 СВ-15Г горячей воды, предохранительный клапан 14, воздухоотводчик 15, заливная труба 16, шланги 17 и 18, коллекторы 19 и 20, задвижка 21, кран 22 трехходовой, термодатчики 23. Водонагреватель 9 соединен с воздухоотводчиком 15, который соединен с насосом 10, который соединен с расходомером 13, который соединен с заливной трубой 16, которая соединена с теплообменником 11 и коллектором 19, который соединен с расходомером 12, который соединен с шлангом 17, посредством водопроводной арматуры. Водонагреватель 9 соединен с краном 22, соединенным с коллектором 20, соединенным с задвижкой 21, которая соединена с шлангом 18, посредством водопроводной арматуры.The installation for studying thermal processes (Fig. 2) contains a vertical panel 8, a water heater 9, an electric SHAPE 10ST pump 10 for increasing pressure of the CL15 GRS series, a plate heat exchanger 11, a flow meter 12 of SV-15X cold water, a flowmeter 13 of SV-15G hot water, a safety valve 14, air vent 15, filler pipe 16, hoses 17 and 18, manifolds 19 and 20, valve 21, three-way valve 22, temperature sensors 23. The water heater 9 is connected to an air vent 15, which is connected to a pump 10, which is connected to a flow meter 13, which connected to jellied th pipe 16, which is connected to the heat exchanger 11 and the collector 19, which is connected to the flow meter 12, which is connected to the hose 17, through plumbing fittings. The water heater 9 is connected to a faucet 22 connected to a manifold 20 connected to a valve 21, which is connected to a hose 18, by means of plumbing fittings.

Теплообменник на подставке (фиг. 3) содержит: шпильку 24, фены 25 и 26 наружная трубу 27 с двумя патрубками, внутреннюю трубу 28. На подставке с помощью шпилек и хомутов установлена наружная труба 27 с двумя патрубками, внутри которой проходит внутренняя труба 28. Для создания воздушного потока используются фены 25 и 26, которые устанавливаются с помощью хомутов, закрепленных на шпильках, и направленные в один из патрубков наружной трубы 27 и в один из выходов внутренней трубы 28.The heat exchanger on the stand (Fig. 3) contains: a stud 24, hair dryers 25 and 26, an outer pipe 27 with two nozzles, an inner pipe 28. An outer pipe 27 with two nozzles is installed on the stand using studs and clamps, inside of which an inner pipe 28 passes. To create an air flow, hairdryers 25 and 26 are used, which are installed using clamps mounted on studs and directed into one of the pipes of the outer pipe 27 and into one of the outlets of the inner pipe 28.

Схема электрическая принципиальная (фиг. 4) установки состоит из силовой и согласующей части, гальванически развязанных между собой источником питания 29. Силовая часть состоит из выключателя автоматического выключателя 30, электронагревателя 31, насоса 32 повысительного, индикатора 33 включения установки «СЕТЬ», выключателей 34 и 35 с подвеской, соответственно «НАСОС» и «Uпр» вилок 36 и 37 и розеток 38 и 39. Согласующая часть представляет собой источник питания 40 постоянного тока 24 В и плату согласующую 41 с датчиками температуры 42, 43, 44 и 45 и разъемом 46 «ВЫХ». Плата согласующая 41 предназначена для питания датчиков температуры и связи их с устройством сбора данных (например NL USB 6008) через соединительный кабель.The electrical circuit diagram (Fig. 4) of the installation consists of a power and matching part, galvanically isolated from each other by a power source 29. The power part consists of a circuit breaker 30, an electric heater 31, a boost pump 32, an indicator 33 for turning on the NETWORK installation, and switches 34 and 35 with suspension, respectively, “PUMP” and “Upr" of plugs 36 and 37 and sockets 38 and 39. The matching part is a power supply 40 of direct current 24 V and a matching board 41 with temperature sensors 42, 43, 44 and 45 and a connector46 “EXIT”. The matching board 41 is designed to power temperature sensors and connect them to a data acquisition device (for example, NL USB 6008) through a connecting cable.

Блок-схема виртуальной установки (фиг. 5) состоит из: блока 47 "преобразователя сигнала", блока 48 "осреднение сигнала", показатели 49, сохранение сигнала 50, осциллограммы 51, задержки времени 52, клавиши стоп 53.The block diagram of the virtual installation (Fig. 5) consists of: block 47 "signal converter", block 48 "signal averaging", indicators 49, signal storage 50, waveforms 51, time delays 52, stop keys 53.

Для измерения температуры и скорости воздушного потока как в наружной, так и во внутренней трубах, применяется цифровой анемометр из комплекта принадлежностей, который устанавливается в одно из специальных отверстий на патрубках наружной трубы 27 и на концах внутренней трубы 28.To measure the temperature and air flow rate in both the outer and inner pipes, a digital anemometer from the accessory kit is used, which is installed in one of the special holes on the pipes of the outer pipe 27 and at the ends of the inner pipe 28.

Для контроля температуры, скорости воздушного потока в теплообменнике используется анемометр цифровой Testo 405-V1 из комплекта инструмента и принадлежностей, который устанавливают в одно из специальных отверстий на патрубках наружной трубы 27 и на концах внутренней трубы 28. Переустанавливая фены и включая потоки холодного и горячего воздуха в наружной и внутренней трубах, можно получить условия теплопередачи от внутренней трубы 28 к наружной 27 и наоборот при движении холодного и горячего воздуха как в попутном, так и во встречном направлениях.To control the temperature and air flow rate in the heat exchanger, a digital Testo 405-V1 anemometer is used from the tool kit and accessories, which is installed in one of the special holes on the pipes of the outer pipe 27 and at the ends of the inner pipe 28. Reinstalling the hair dryers and including the flows of cold and hot air in the outer and inner pipes, it is possible to obtain the conditions of heat transfer from the inner pipe 28 to the outer 27 and vice versa with the movement of cold and hot air both in passing and in the opposite direction x

На вертикальной напели стола закреплены: оборудование, приборы и составные части, образующие два контура циркуляции воды -горячий (контур нагреваемой воды) и холодный.On the vertical top of the table are fixed: equipment, appliances and components that form two circuits of water circulation - hot (heated water circuit) and cold.

Работа установки.Installation work.

Устройство работает следующим образом. Горячий контур замкнутый, с подогревом воды в электронагревателе 9 и принудительной циркуляцией насосом 10. Холодный контур - для проточной холодной воды. Подогретая вода замкнутого горячего контура и холодная вода должны проходить через водяной пластинчатый теплообменник 11, где происходит теплопередача. Процесс теплопередачи контролируют тепловыми датчиками 23.The device operates as follows. The hot circuit is closed, with water heating in the electric heater 9 and forced circulation by the pump 10. Cold circuit - for running cold water. Heated closed loop water and cold water must pass through a plate water heat exchanger 11, where heat transfer occurs. The heat transfer process is controlled by thermal sensors 23.

На панели образуются два контура циркуляции воды. Контур для циркуляции горячей воды является замкнутым. Насос 10 прокачивает эту воду через электронагреватель 9, расходомер 12, пластинчатый теплообменник 11 и вновь через электронагреватель 9. Для предупреждения превышения давления в контуре выше допускаемого электронагревателем 9, на нем установлен предохранительный клапан 14, настроенный на давление 8 бар. Для удаления воздуха при заправке контура водой служит воздухоотводчик 15. Контур заправляется водой через заливную трубу 16.Two water circuits are formed on the panel. The hot water circuit is closed. A pump 10 pumps this water through an electric heater 9, a flow meter 12, a plate heat exchanger 11, and again through an electric heater 9. To prevent excess pressure in the circuit above that allowed by the electric heater 9, a safety valve 14 is installed on it, adjusted to a pressure of 8 bar. An air vent 15 is used to remove air when filling the circuit with water. The circuit is filled with water through the filler pipe 16.

Контур для циркуляции холодной воды действует от водопроводной сети. Вода из водопровода через шланг 17, расходомер 12 и коллектор 19 проходит через пластинчатый теплообменник 11, где нагревается от контакта с горячей водой. После выхода из пластинчатого теплообменника 11 вода через коллектор 20, задвижку 21 и шланг 18 сливается в канализацию. Задвижка 21 служит для регулирования расхода холодной воды. Переключая краны на коллекторах 19 и 20, можно менять направление потока холодной воды в пластинчатом теплообменнике 11. Теплообменник на подставке (фиг. 3) позволяет продемонстрировать теплообмен между горячим и холодным воздушными потоками через разделяющую их тонкую стенку. Переустанавливая фены 25 и 26 и включая потоки холодного и горячего воздуха в наружной 27 и внутренней трубах 28, можно получить условия теплопередачи от внутренней трубы 28 к наружной 27 и наоборот при движении холодного и горячего воздуха как в попутном, так и во встречном направлениях. Устанавливая анемометр цифровой Testo 405-V1 на пути холодного и горячего воздушных потоков, можно контролировать их скорость и температуру. Фены подключаются к электророзетке переменного тока напряжением 220 В частотой 50 Гц установленной в помещении.The cold water circuit operates from the water supply network. Water from the water supply through a hose 17, a flow meter 12 and a collector 19 passes through a plate heat exchanger 11, where it is heated from contact with hot water. After exiting the plate heat exchanger 11, water through the collector 20, the valve 21 and the hose 18 is discharged into the sewer. The valve 21 is used to control the flow of cold water. By switching the taps on the collectors 19 and 20, it is possible to change the direction of the cold water flow in the plate heat exchanger 11. The heat exchanger on the stand (Fig. 3) allows you to demonstrate the heat exchange between hot and cold air flows through a thin wall separating them. By reinstalling the hair dryers 25 and 26 and including the flows of cold and hot air in the outer 27 and inner pipes 28, it is possible to obtain the conditions of heat transfer from the inner pipe 28 to the outer 27 and vice versa when the cold and hot air moves both in the concurrent and in the opposite directions. By installing a digital anemometer Testo 405-V1 in the path of cold and hot air currents, you can control their speed and temperature. Hair dryers are connected to an AC power outlet with a voltage of 220 V and a frequency of 50 Hz installed in the room.

Для контроля за процессом теплопередачи служат четыре термодатчика 23, сигналы от которых через кабель сбора данных и аналого-цифровой преобразователь 5 передается на компьютер. Для контроля температуры и скорости воздушного потока в теплообменнике используется анемометр цифровой Testo 405-V1 из комплекта инструмента и принадлежностей (таблица 6), который устанавливают в одно из специальных отверстий на патрубках наружной трубы 27 и на концах внутренней трубы 28. В качестве счетчика расхода жидкости установлен прибор, обеспечивающий на выходе создание электрических импульсов, обеспечивающих согласование с блоком аналогово-цифровых преобразователей программы Lab View.To control the process of heat transfer are four temperature sensors 23, the signals from which through a data cable and analog-to-digital Converter 5 is transmitted to a computer. To control the temperature and air flow rate in the heat exchanger, a digital Testo 405-V1 anemometer from the tool kit and accessories (table 6) is used, which is installed in one of the special holes on the pipes of the outer pipe 27 and at the ends of the inner pipe 28. As a liquid flow meter a device has been installed that provides the output of the creation of electric pulses that ensure coordination with the block of analog-to-digital converters of the Lab View program.

Стенд, может быть снабжен двумя счетчиками расхода холодной и горячей воды торговой марки «Саяны» ИВКА 407323 ПС с электронным выходным сигналом.The stand can be equipped with two cold and hot water flow meters of the Sayany brand IVKA 407323 PS with an electronic output signal.

Блок аналогово-цифровых преобразователей программы Lab View размещен на втором столе, со стороны наиболее близкой к первому столу.The Lab View analog-to-digital converters block is located on the second table, from the side closest to the first table.

Электрооборудование.Electrical equipment.

Питание электрооборудования осуществляется от однофазной сети переменного тока напряжением 220 В частотой 50 Гц.The electrical equipment is supplied from a single-phase AC network with a voltage of 220 V and a frequency of 50 Hz.

Электрооборудование включает в себя пусковую, сигнальную и регулирующую аппаратуру, электронагреватель 9 и насос 10 повысительный, а также кабель сбора данных для передачи сигналов от тепловых датчиков к аналого-цифровому преобразователю 5 с возможностью вывода данных на экран компьютера.The electrical equipment includes starting, signaling and control equipment, an electric heater 9 and a boosting pump 10, as well as a data acquisition cable for transmitting signals from thermal sensors to an analog-to-digital converter 5 with the possibility of outputting data to a computer screen.

Установка имеет сетевой кабель длиной 6 метров с вилкой для подключения к электросети помещения.The installation has a network cable 6 meters long with a plug for connecting to the room’s power supply.

Схема электрическая принципиальная и соединений представлена на фиг. 4. Она служит для изучения процессов теплопередачи в пластинчатом теплообменнике между горячим и холодным контуром циркуляции воды При включении автоматического выключателя 30, расположенного на вертикальной панели установки, загорается лампочка индикатора 33 питания «СЕТЬ».The electrical circuit diagram and connections are shown in FIG. 4. It serves to study the processes of heat transfer in a plate heat exchanger between the hot and cold water circulation circuit. When the circuit breaker 30 located on the vertical panel of the unit is turned on, the lamp of the “NETWORK” power indicator 33 lights up.

При включении питания термодатчиков 42, 43, 44 и 45 выключателем 35 «Uпр», выключатель начнет светиться.When you turn on the power to the temperature sensors 42, 43, 44 and 45 with the switch 35 "U pr ", the switch will light up.

Поворачивая ручку регулятора электронагревателя 9 в положение максимального нагрева - начнет светиться индикатор на нем в течение времени работы ТЭНа. После нагрева воды до максимальной температуры +75°C происходит автоматическое отключение ТЭНов и индикатор погаснет.Turning the control knob of the electric heater 9 to the maximum heating position - the indicator on it will light up during the operation time of the heater. After heating the water to a maximum temperature of + 75 ° C, the heating elements turn off automatically and the indicator goes out.

При включении насос для циркуляции воды в контуре горячей воды выключателем 34 «НАСОС» - выключатель начнет светиться.When you turn on the pump for circulating water in the hot water circuit switch 34 "PUMP" - the switch will light up.

Наблюдая на расходомере горячей воды, вращение зеркальной звездочки. Если она не вращается, значит, контур заполнен водой не полностью. В этом случае насос 10 необходимо выключить и добавить в контур воды.Observing the rotation of a mirror sprocket on a hot water flow meter. If it does not rotate, it means that the circuit is not completely filled with water. In this case, the pump 10 must be turned off and added to the water circuit.

Сразу после нагрева и циркуляции воды к контуре, закрутить на месте колпачок воздухоотводчика 15.Immediately after heating and circulating the water to the circuit, screw the cap of the air vent 15 in place.

В случае попадания в контур воздуха (возможно при несвоевременном закручивании колпачка и остывании воды в контуре) необходимо снова подогреть воду и насосом 10 ее проциркулировать. При этом зеркальная звездочка на расходомере должна вращаться. После этого сразу накрутить колпачок на воздухоотводчик 15.If air enters the circuit (possibly due to untimely tightening of the cap and cooling of the water in the circuit), it is necessary to reheat the water and circulate it with the pump 10. In this case, the mirror sprocket on the flow meter should rotate. After that, immediately screw the cap onto the air vent 15.

Инструкция по проведению эксперимента.Instructions for the experiment.

Запустить специальную программу на подключенном к установке компьютере.Run a special program on the computer connected to the installation.

Параллельно проведению «ручного» эксперимента, включаем ПК, выводим программу Lab View, создаем на мониторе виртуальный эскиз измерительных приборов (тепловых датчиков, подключенных к пластинчатому теплообменнику, виртуально расходомеру жидкости). В соответствии с методикой эксперимента задаем с клавиатуры показания тепловых датчиков в градусах. По окончании эксперимента даем команду на построение графика зависимостей температуры от расхода жидкости. На экран компьютера будет выводиться температура воды в первом и во втором контурах до теплообменника и после него. Виртуальная схема установки, например изучения теплообменных процессов в пластинчатом теплообменнике, представлена на фиг. 3.In parallel with the “manual” experiment, turn on the PC, display the Lab View program, create a virtual sketch of the measuring instruments (thermal sensors connected to the plate heat exchanger, a virtual liquid flow meter) on the monitor. In accordance with the experimental procedure, we set the readings of thermal sensors in degrees from the keyboard. At the end of the experiment, we give a command to build a graph of the dependence of temperature on fluid flow. The computer temperature will display the water temperature in the first and second circuits before and after the heat exchanger. A virtual installation diagram, for example, studying heat exchange processes in a plate heat exchanger, is shown in FIG. 3.

Для измерения температуры холодной и горячей воды на входе/выходе из теплообменного аппарата в установке используются хромель-капелевые термопары ТП-1, ТП-2, ТП-3, ТП-4. Термопары подключаются к автоматическому электронному потенциометру лабораторная установка посредством кабеля и АЦП соединяется с ПК и через виртуальную модель производится «считывание» необходимых параметров (фиг. 5).To measure the temperature of cold and hot water at the inlet / outlet of the heat exchanger, the installation uses TP-1, TP-2, TP-3, TP-4 chromel-drop thermocouples. Thermocouples are connected to an automatic electronic potentiometer, the laboratory setup is connected via a cable and the ADC to a PC, and the “parameters” are read through a virtual model (Fig. 5).

На экран компьютера будет выводиться температура воды в первом и во втором контурах до теплообменника и после него. Нумерация датчиков температуры на установке соответствует нумерации на экране компьютера.The computer temperature will display the water temperature in the first and second circuits before and after the heat exchanger. The numbering of temperature sensors in the installation corresponds to the numbering on the computer screen.

С помощью стендового автоматизированного лабораторного комплекса для изучения процессов теплопередачи с измерениями и обработкой результатов в программной среде Lab View проводятся и другие лабораторные работы, методика которых изложена в методическом пособии: Семенова Е.В., Киреев Д.В., Третьяк П.В., Корячкин В.П., Ванин B.C. Использование среды графического программирования Lab VIEW для лабораторных стендов. Кафедра «Машины и аппараты пищевых производств». ОрелГТУ, г. Орел, 2007.With the help of a bench-mounted automated laboratory complex for studying heat transfer processes with measurements and processing results in the Lab View software environment, other laboratory works are carried out, the methodology of which is described in the methodological manual: Semenova E.V., Kireev D.V., Tretyak P.V. , Koryachkin V.P., Vanin BC Using Lab VIEW graphical programming environment for laboratory stands. Department "Machines and equipment for food production". Orel State Technical University, Oryol, 2007.

При включенном насосе установить необходимый расход холодной воды задвижкой 21. На экран компьютера будет выводиться температура воды в обоих контурах циркуляции на входе в пластинчатый теплообменник и на выходе из него. Нумерация датчиков температуры на панели стола соответствует нумерации на экране компьютера.With the pump turned on, set the required cold water flow rate with the valve 21. The water temperature in both circulation circuits at the inlet and at the outlet of the plate heat exchanger will be displayed on the computer screen. The numbering of temperature sensors on the table panel corresponds to the numbering on the computer screen.

По окончании работы необходимо:At the end of the work, you must:

- перекрыть подаваемую в контур холодную воду;- shut off the cold water supplied to the circuit;

- полностью перекрыть задвижку 21;- completely block the valve 21;

- отключить специальную программу на компьютере;- disable a special program on the computer;

- отключить питание термодатчиков выключателем «Uпр»;- turn off the power to the temperature sensors switch "U pr ";

- отключить электронагреватель, повернув ручку регулятора в положение «МИНИМУМ»;- turn off the electric heater by turning the knob to the “MINIMUM” position;

- отключить насос выключателем «НАСОС» на панели стола;- turn off the pump with the “PUMP” switch on the table panel;

- отключить вилку питания установки от розетки.- disconnect the power plug from the outlet.

При необходимости можно слить воду из обоих контуров циркуляции воды и электронагревателя (производить при отключенном электропитании электронагревателя и установки).If necessary, you can drain the water from both circuits of water and electric heater (to produce when the power to the heater and installation is turned off).

Для слива из контура холодной воды направить сливной и подводящий шланги в канализацию и полностью открыть задвижку 21.To drain from the cold water circuit, direct the drain and supply hoses to the sewer and fully open the valve 21.

Для слива из контура циркуляции горячей воды необходимоTo drain from the hot water circuit

- убедиться, что на двух трехходовых кранах 22 слив перекрыт- make sure that the drain is blocked on two three-way valves 22

- отсоединить электронагреватель от трубопровода;- disconnect the electric heater from the pipeline;

- установить под кранами емкости приблизительно на 1,5 литра;- install under the taps of the tank approximately 1.5 liters;

- открутить заглушки на кранах;- unscrew the plugs on the taps;

- начать плавно открывать краны и постепенно сливать воду- start to smoothly open the taps and gradually drain the water

После слива воды, закрыть краны 22 и открутить заглушку заливной трубы 16 для сообщения контура с атмосферой. Снова открыть краны 22 и окончательно слить воду из верхней части контура.After draining the water, close the taps 22 and unscrew the plug of the filler pipe 16 to communicate with the atmosphere. Open taps 22 again and finally drain the water from the top of the circuit.

Для слива воды из электронагревателя необходимо:To drain water from an electric heater it is necessary:

- обложить его подводящий и отводящий патрубки тканью впитывающей воду;- to impose its inlet and outlet pipes with a cloth absorbing water;

- открутить гайки накидные и отсоединить подводящую арматуру, при этом небольшое количество воды выльется на ткань;- unscrew the union nuts and disconnect the supply fittings, while a small amount of water will pour onto the fabric;

- аккуратно снять электронагреватель с крюков, закрепленных на панели стола, перевернуть его и слить воду в емкость не менее 10 л;- carefully remove the electric heater from the hooks fixed on the table panel, turn it over and drain the water into a container of at least 10 l;

- установить электронагреватель на место;- install the electric heater in place;

- завернуть заглушки на трехходовых кранах 22 и трубе заливной 16.- wrap the plugs on the three-way valves 22 and the filler pipe 16.

2. Проведение исследования тепловых процессов на теплообменнике на подставке.2. The study of thermal processes on a heat exchanger on a stand.

Для проведения исследования необходимо:To conduct the study it is necessary:

- установить теплообменник на подставке в любом удобном месте или на столе установки;- install the heat exchanger on the stand in any convenient place or on the installation table;

- установить с помощью хомутов фен на один из патрубков наружной трубы 27 (см. фиг. 3), второй фен - на один из концов внутренней трубы 28. Включая поток холодного или горячего воздуха, можно получить теплообмен от потока воздуха во внутренней трубе к потоку воздуха в наружной трубе и наоборот, как во встречном, так и попутном направлениях потока.- install with the help of clamps a hair dryer on one of the pipes of the outer pipe 27 (see Fig. 3), a second hair dryer - on one of the ends of the inner pipe 28. By turning on the flow of cold or hot air, it is possible to obtain heat exchange from the air flow in the inner pipe to the flow air in the outer pipe and vice versa, both in the opposite and in the associated direction of flow.

Для измерения температуры и скорости воздушного потока как в наружной, так и во внутренней трубах, применяется анемометр цифровой Testo 405-V1 из комплекта принадлежностей. (таблица 6), который устанавливается в одно из специальных отверстий на патрубках наружной трубы 28 и на концах внутренней трубы 29. (п. 2)To measure the temperature and air velocity in both the outer and inner pipes, a digital anemometer Testo 405-V1 from the accessory kit is used. (table 6), which is installed in one of the special holes on the nozzles of the outer pipe 28 and at the ends of the inner pipe 29. (p. 2)

Средства измерения, инструмент и принадлежностиMeasuring instruments, tools and accessories

В качестве измерительных приборов в установке примененыAs measuring instruments in the installation,

- расходомер СВ-15Х;- flowmeter SV-15X;

- расходомер СВ-15Г;- flowmeter SV-15G;

- анемометр цифровой Testo 405-V1.- digital anemometer Testo 405-V1.

Принцип работы расходомера СВ-15Х состоит в измерении числа оборотов крыльчатки, вращающейся под действием потока протекающей воды. Расходомер имеет специальный входной фильтр, после прохождения, через который холодная вода попадает в измерительную камеру с крыльчаткой. Затем вода проходит в выходной патрубок. По количеству оборотов крыльчатки определяется протекающий через расходомер объем холодной воды, который переводится, в кубические метры встроенным внутрь масштабирующим механическим редуктором. Стрелка индикаторного устройства регистрирует все данные расходомера.The principle of operation of the SV-15X flowmeter is to measure the number of revolutions of the impeller rotating under the action of a flow of flowing water. The flowmeter has a special inlet filter, after passing through which cold water enters the measuring chamber with an impeller. Then the water passes into the outlet pipe. By the number of revolutions of the impeller, the volume of cold water flowing through the flowmeter is determined, which is converted into cubic meters by a scaling mechanical gearbox built-in inside. The arrow of the indicator device registers all data of the flowmeter.

Технические характеристики:Specifications:

- диаметр условного прохода: 15 мм;- conditional diameter: 15 mm;

- номинальный расход: 1,5 м3/ч;- nominal flow rate: 1.5 m 3 / h;

- температура измеряемой среды от +5°C до +40°C;- medium temperature from + 5 ° C to + 40 ° C;

- давление измеряемой среды: не более 1,0 МПа;- pressure of the measured medium: not more than 1.0 MPa;

- тип счетчика: крыльчатый.- counter type: vane.

Анемометр цифровой Testo 405-V1 - миниатюрный прибор для измерения скорости и температуры потока с функцией расчета объемного расхода (площадь сечения вводится в память прибора). Конструкцией прибора предусмотрены различные положения зонда и поворотного дисплея, позволяющие одновременно считывать показания и следить за направлением воздушного потока. Датчик скорости защищен поворотным колпачком, который открывают только в процессе измерения. Прибор снабжен держателем для крепления в трубе.Digital Anemometer Testo 405-V1 is a miniature device for measuring flow velocity and temperature with a function for calculating volume flow (the cross-sectional area is entered into the device memory). The design of the device provides for various positions of the probe and the rotary display, allowing you to simultaneously read the readings and monitor the direction of the air flow. The speed sensor is protected by a rotary cap, which is opened only during the measurement process. The device is equipped with a holder for mounting in a pipe.

Технические характеристики анемометра цифрового Testo 405-V1 приведены в таблице 1.Specifications for the Digital Anemometer Testo 405-V1 are shown in Table 1.

Таблица 1 - Технические характеристики анемометра цифрового Testo 405-V1Table 1 - Specifications for the Digital Anemometer Testo 405-V1 Наименование параметраParameter Name Значение параметраParameter value Диапазон измеренийMeasuring range 0,1…10 м/с0.1 ... 10 m / s -20…50°C-20 ... 50 ° C 0…99990 м30 ... 99990 m 3 / h ПогрешностьError ±(0,1 м/с ±5% от измеряемого значения)± (0.1 m / s ± 5% of measured value) (0,1…2,00 м/с)(0.1 ... 2.00 m / s) ±(0,3 м/с ±5% от измеряемого значения)± (0.3 m / s ± 5% of the measured value) (2,01…10 м/с)(2.01 ... 10 m / s) ±0.5°C (-20…50°C)± 0.5 ° C (-20 ... 50 ° C) РазрешениеResolution 0,01 м/с (0,1…10м/с)0.01 m / s (0.1 ... 10 m / s) 0,1°C (-20…50°C)0.1 ° C (-20 ... 50 ° C) Рабочая температураWorking temperature 0…50°C0 ... 50 ° C Температура храненияStorage temperature -20…70°C-20 ... 70 ° C

Claims (1)

Устройство стендового автоматизированного лабораторного комплекса для изучения процессов теплообмена, содержащее персональный компьютер, к которому подключены монитор, звуковые колонки, клавишный блок управления, установку для исследования тепловых процессов, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит блок аналого-цифровых преобразователей, подключенный к персональному компьютеру, и теплообменник на подставке, снабженной шпильками для крепления наружной трубы с патрубками для подвода воздуха, в наружную трубу вставлена внутренняя труба, причем в одну из труб вмонтированы датчики температуры, соединенные с блоком аналого-цифровых преобразователей.A bench-mounted automated laboratory complex for studying heat transfer processes, comprising a personal computer, to which a monitor, speakers, a keyboard control unit, a unit for studying thermal processes are connected, characterized in that it additionally contains an analog-to-digital converter unit connected to a personal computer, and a heat exchanger on a stand equipped with studs for attaching the outer pipe with nozzles for supplying air, is inserted into the outer pipe an early pipe, moreover, temperature sensors connected to a block of analog-to-digital converters are mounted in one of the pipes.
RU2017111455A 2016-06-14 2016-06-14 Device of stand automated laboratory complex for studying heat exchange processes RU2668415C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017111455A RU2668415C1 (en) 2016-06-14 2016-06-14 Device of stand automated laboratory complex for studying heat exchange processes

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017111455A RU2668415C1 (en) 2016-06-14 2016-06-14 Device of stand automated laboratory complex for studying heat exchange processes

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2668415C1 true RU2668415C1 (en) 2018-09-28

Family

ID=63798397

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017111455A RU2668415C1 (en) 2016-06-14 2016-06-14 Device of stand automated laboratory complex for studying heat exchange processes

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2668415C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1310881A1 (en) * 1985-05-20 1987-05-15 Киевский Институт Инженеров Гражданской Авиации Им.60-Летия Ссср Teaching-aid device for studying polytrone processes
RU65277U1 (en) * 2007-05-02 2007-07-27 Институт архитектуры и строительства Сибирского федерального университета LABORATORY INSTALLATION FOR HEAT TRANSFER
RU111644U1 (en) * 2011-07-28 2011-12-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (ФГБОУ ВПО "КГЭУ") INSTALLATION FOR STUDYING NONSTATIONARY FREE CONVECTIVE HEAT EXCHANGE OF HORIZONTAL CYLINDER OF LIMITED LENGTH
CN203376906U (en) * 2013-06-06 2014-01-01 北京日月星云科技发展有限公司 Electro-thermal type solid contraction force demonstrating device
RU158772U1 (en) * 2015-06-23 2016-01-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ярославский государственный технический университет" ФГБОУВПО "ЯГТУ" EXPERIMENTAL INSTALLATION FOR STUDYING HEAT EXCHANGE DEVICES

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1310881A1 (en) * 1985-05-20 1987-05-15 Киевский Институт Инженеров Гражданской Авиации Им.60-Летия Ссср Teaching-aid device for studying polytrone processes
RU65277U1 (en) * 2007-05-02 2007-07-27 Институт архитектуры и строительства Сибирского федерального университета LABORATORY INSTALLATION FOR HEAT TRANSFER
RU111644U1 (en) * 2011-07-28 2011-12-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (ФГБОУ ВПО "КГЭУ") INSTALLATION FOR STUDYING NONSTATIONARY FREE CONVECTIVE HEAT EXCHANGE OF HORIZONTAL CYLINDER OF LIMITED LENGTH
CN203376906U (en) * 2013-06-06 2014-01-01 北京日月星云科技发展有限公司 Electro-thermal type solid contraction force demonstrating device
RU158772U1 (en) * 2015-06-23 2016-01-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ярославский государственный технический университет" ФГБОУВПО "ЯГТУ" EXPERIMENTAL INSTALLATION FOR STUDYING HEAT EXCHANGE DEVICES

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101923042B (en) Test method for simulating couple corrosion in seawater scouring environment
RU2339084C1 (en) Device of bench automated laboratory complex for studying hydrodynamic processes witt measurements and processing of results in program medium lab view
CN101231218A (en) Integrated performance test method for vaporization cooling in various heat exchange models and modes
RU2668415C1 (en) Device of stand automated laboratory complex for studying heat exchange processes
CN103884817B (en) Station boiler chemical cleaning dynamic simulation tester and making and test method
RU2485463C1 (en) Device for air thermostatting of calorimetric cell
CN202224187U (en) Multifunctional water bath
CN205187861U (en) Highly integrated's plate -type ozone generator
CN108917891A (en) A kind of high-temp liquid flow standard device
CN111272807A (en) Experimental system and method for measuring convective mass transfer coefficient
CN107131978B (en) Calibration device and calibration method for commercial circulating heat pump water heater testing device
CN111307698A (en) Adjustable temperature control corrosion device for test
CN212933895U (en) Venturi flowmeter experimental device capable of being controlled by computer
RU2656196C1 (en) Arrangement of the bench automated laboratory system for the polytropic process and combined heat exchange studying
CN108760959A (en) A kind of decompression vapor liquid equilibrium device with automatic pressure-controlled test sample function
CN203786101U (en) Dynamic simulation testing device for chemical cleaning of power station boiler
CN207636214U (en) Based on the calorimetry system scene on-line testing device for correcting heat
CN204143670U (en) A kind of Thermal Automation instrument test checking device
CN112461500A (en) Visual comprehensive test device of basin formula cleaning machine
CN208548093U (en) Instrument automation controls comprehensive training race event devices
CN203838926U (en) Temperature control device of variable-temperature viscosity coefficient experimental instrument
CN111111797A (en) Constant temperature water cooling plant of embedded annular water-cooled tube
CN203465037U (en) Small-caliber-calorimeter calibrating device
CN208400009U (en) A kind of cooling tower temperature control equipment
CN216979036U (en) Water treatment dynamic simulation experiment device

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190615