Лабораторные работы по "Управлению инженерными системами"

Федеральное агентство по образованию  РФ

  Белгородский государственный технологический  университет   им. В.Г. Шухова

Северо  – Кавказский филиал

 

Лабораторные работы

По дисциплине: Управление инженерными системами.

 

                                                              

                                                                  Выполнил студент 5 курса

                                                                  Группа:  ГС-52

                                                                  Специальность ГСХ                 

                                                                        

                                                                         Преподаватель:

                                         Капленко О.А.

 

 

 

 

 

 

г. Минеральные  Воды 2013 г.

Лабораторная работа №1.

«Поверка манометра с  одноветьевой трубчатой пружиной»

Цель работы: ознакомление с принципом действия пружинных и грузопоршневых манометров ; изучение методики поверки и расчет погрешности пружинных манометров.

Основные понятия.

Рабочим органом манометра является одноветвивая упругая металлическая пружина (1) в виде трубки эллиптического сечения согнутой в кольцо. Один конец трубки запаян и через поводок (2) зубчатый сектор (3) и шестеренку (4) соединен со стрелкой (5) перемещающейся по шкале (6) другой конец прикреплен к штуцеру (7) с помощью которого прибор монтируется на техническом участке.

Принцип действия прибора  основан на использовании упругих  деформаций рабочей пружины. Под  действием  избыточного давления  манометрическая пружина разворачивается  на центральный угол , пропорционально давлению.

Пружинные манометры выпускаются  трех видов : технические , контрольные , образцовые. Образцовые манометры используются для поверки технических и контрольных манометров. При этом допускаемая погрешность должна быть в 4 раза меньше , чем у поверенного. Поверка пружинных манометров осуществляется при помощи грузопоршневых манометров.

Принцип действия грузопоршневого манометра основан на создании в жидкости заполняющей цилиндр с поршнем давление создаваемое калибровочным грузом. Прибор состоит из измерительной колонки (1) укрепленной на корпусе (2) винтов гидравлического пресса(3) На корпусе также укреплены штуцеры (4; 5) для установки поверяемого (6) и образцового манометра ( 7) . Внутренняя полость колонки представляет собой цилиндр (8) в котором находится поршень к которому прикреплен стальной стержень(9) с тарелкой для накладки грузов(10) и груза(11). Система каналов в корпусе соединяют между собой колонку, штуцер и винт пресса. Через гайку(12) вся система заполняется трансформаторным маслом при вынутом из колонки поршне. Отключение колонки и пружинного манометра  от пресса и слив масла из прибора производится  вентилем (13,14,15,16). Лабораторная установка  поверки манометра МП-60 предназначена:

а) для поверки технических  пружинных манометров грузами давлением  до 6МПа

б) для поверки технических  манометров методом сравнения с  показаниями образцового манометра  до давления 50 МПа

Вывод: в ходе лабораторной работы мы ознакомились с принципом  действия пружинного и грузопоршневого манометров, изучили методику поверки и определили погрешность пружинного манометра.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Лабораторная работа №2

« Определение эффекта  работы  биологического фильтра»

Цель работы: определение  эффекта работы биологического фильтра  с помощью лабораторной установки.

Оборудование и материалы: бутыль с неочищенной  сточной  водой, лабораторная установка биофильтра с гравийной загрузкой.

Описание установки

Работа проводится на модели биологического фильтра с внутренним диаметром 

0,1 м. В него загружается  гранитный щебень с крупностью  фракций 15-30 мм. Снизу загружаемый  материал поддерживается решеткой . Неочищенная вода из бутыли попадает в опрокидываемый желоб и от туда поступает на биофильтр. Пройдя сквозь слой загружаемого материала  очищенная вода поступает в эксикатор в котором происходит оседание биологически отработанной пленки. Расход сточной воды регулируется с помощью крана.

Модель биологического биофильтра.

1. Бутыль с неочищенной водой
2. Опрокидываемый желоб
3. Кронштейн
4. Корпус биофильтра
5. Окно для отбора проб и осмотра биопленки
6. Поддерживающая решетка
7. Сборник сточной воды

 

 

Ходы работы.

Замеряют расход неочищенной  воды поступающей из бутыли .Эксикатор тщательно промывают и устанавливают под биофильтром. В него набирают 1 литр очищенной воды и берут на анализ 300-400мл. Для анализи неочищенной воды отбирают 200-300 мл. В анализируемых водах определяют содержание взвешенных веществ, концентрацию загрязнений и окисляемость. Результаты заносят в таблицу.

Показатели	Сточная вода
	неочищенная	очищенная
Органическое загрязнение  мг/л	400	320
Окисляемость мг/л	300	280
Взвешенные вещества мг/л	100	78
Расход воды мл/мин	10

 

1. Определяем  гидравлическую нагрузку

q= 0.12a сут

q= 0.12*10=1.2сут

2. Нагрузка по взвешенным веществам

P1=B1*q ( г/сут)

P1=100*1.2=120 ( г/сут)

3. Нагрузка органически загрязненных веществ

P2= L1*q ( г/сут)

P2= 400*1.2=480 ( г/сут)

4. Окислительная мощность

ОМ=(L1-L2)*q ; L2- для очищенной воды

ОМ=(400-320)*1.2=96

Вывод: в ходе лабораторной работы мы ознакомились с работой  биологического фильтра с помощью  лабораторной установки и определили гидравлическую  нагрузку (1,2), нагрузку взвешенных веществ(120), нагрузку органических веществ (480), окислительную мощность.

 

  

 

 

Лабораторная работа №3

«Тема:   «Определение   коэффициента   смешения   и   коэффициента полезного действия элеватора»

Цель работы: определить коэффициент смешения и  КПД элеватора.

Ход работы: В  тепловом узле учебного корпуса №1 установлен элеватор. Сущность работы элеватора (см. рис.1) заключается в том, что горячая вода, из подающей трубы теплосети проходя через элеватор подсасывает охлажденную воду из обратной трубы местной системы отопления и подает смешанную воду нужной температуры в местную отопительную систему. При этом элеватор работает с определенным коэффициентом смешения:

U =G₂/Gi =140/100 = 1.4   (1),

где G2 - расход подмешиваемой воды (140);

G| - расход горячей воды (100).

Величину   коэффициента  смешения  можно  также  определить   по температурам горячей, обратной и смешенной воды:

U, = (t, -1₃) / (t₃ -1₂) = (95 - 80) / (80 - 70) = 1.5    (2),

t1 - температура горячей воды (95 С),

t2 - температура обратной воды (70 С),

t3 - температура смешенной воды (80 С).

 

Горячая вода из тепловой сети поступает в трубопровод 1, на котором установлены задвижки 2 и 9 для подключения ввода к тепловой сети, задвижки .5 и 8 для отключения местной системы отопления. Грязевик 3 на подающей трубе, грязевик 11 на обратной трубе. Элеватор 4 для смешивания горячей воды, регуляторы расхода 6, термометры Tl, T2, ТЗ, мономеры Ml, M2, МЗ давление в обратном трубопроводе контролируется манометром МЗ. Перепад давлений в местной системе отопления контролируется по показаниям манометров М2 и МЗ.

Сопоставление значений величины коэффициента смешения вычисленных по формулам (1) и (2) должно дать близкую сходимость. Пользуясь величиной полученного коэффициента смешения можно проверить основные размеры элеватора:

диаметр  горловины  элеватора определяем из выражения:

d = 8.5 = 30, где

G3 - расход воды, циркулирующей в системе отопления (120);

Р - сопротивление местной системы отопления (100).

- диаметр сопла элеватора: 
dc = d₂ / (1+ U1)² = 30 / (1+1.4) = 12.5

- разность давлений тепловой сети перед элеватором находится из 
выражения:

Н = 1.4P(1+U,)² = 1.4 * 100(1+1 Л)² =806.4

- КПД элеватора определяется из выражения:

η= G₂ • P/G₁ * (H-Р)-100% = 140-100/100* (806.4-100)-100% = 19.82%

Вывод: Определили коэффициент смешения горячей и холодной воды в элеваторе, а также коэффициент полезного действия элеватора.

 

 

 

 

 

 

 

 

Лабораторная работа №4

 «Определение  общей теплоотдачи отопительного  прибора»

Цель работы: определение коэффициентов теплопередачи  и общей теплоотдачи стального панельного и чугунного секционного радиатора, подключенного по схеме «сверху-вниз», настенного конвектора с кожухом и чугунного секционного радиатора при различных схемах подключения.

Описание установки: вода в лабораторной установке подогревается трубчатыми электронагревателями в водоподогревателе 1.

Циркуляционным насосом 3 горячая вода подается по подающему  трубопроводу 2 в отопительные приборы 4,5 и 6.

Расширительный бак 10 служит для вмещения прироста объема воды

образующегося при нагревании воды в установке.  Установка заполняется водой

до уровня подключения  сигнального трубопровода  12.  Расход воды,

циркулирующей в установке, определяется при помощи водомера 9. Температура

воды на входе и выходе из отопительных приборов определяется ртутными

термометрами,    установленными    в    гильзах,    заполненных минеральным маслом.

Основные    расчетные    зависимости:    Общая    теплоотдача отопительного прибора, Вт, определяется по формуле:

Q=G*c(t_вх-t_вых) [1]

где G -расход воды через отопительный прибор, кг /с; 
с = 4186Дж/кг, С -удельная массовая теплоемкость воды; 
t_вх - температура воды, входящей в отопительный прибор; 
tвых - температура воды, выходящей из отопительного прибора, 
Теплоотдача от отопительного прибора воздуху помещения,' Вт, 
определяется по формуле: 
Q=k*F(t_ср.пр-t_в) [2]

где  к  -  коэффициент   теплопередачи   отопительного прибора, Вт/м²с;

F - площадь нагревательной поверхности отопительного прибора, м;

tcp.np - средняя температура на поверхности отопительного прибора, "С;

t_в - температура внутреннего воздуха в помещении, "С. Приравнивая формулы 1 и 2, получаем выражение для определения коэффициента теплопередачи отопительного прибора:

k=

Порядок выполнения лабораторной работы:

Марки отопительных приборов и площадь их нагревательной поверхности определяются по справочным данным после определения основных геометрических размеров приборов путем обмера. Перед началом лабораторной работы вода подогревается в водоподогревателе до заданной температуры (не выше 90°С) при всех открытых вентилях в контуре циркуляции, при этом периодически включается циркуляционный насос для прогрева всех отопительных приборов в установке. Прогрев установки осуществляется при отключенном водомере. Для определения коэффициента теплопередачи отопительного прибора вентили у этого прибора оставляют открытыми, а остальные два прибора отключаются. При достижении стационарного режима (постоянство температур воды на входе и выходе из отопительного прибора) производится снятие показаний термометров, установленных в гильзах на входе и выходе из отопительного прибора.

При  помощи  водомера  определяется  объемный  расход   воды, проходящей через отопительный прибор.

Расход воды отопительного  прибора, кг/с, определяется по формуле:

G = V*p [4]

где V- объемный расход воды, проходящий через отопительный прибор, м^э/с;

р - плотность воды, кг/м³ при средней температуре воды в отопительном приборе;

По формуле (1) определяется общая теплоотдача отопительного прибора, а по формуле (3) - коэффициент теплопередачи отопительного прибора.

Температура внутреннего  воздуха в помещении определяется по показаниям сухого термометра психрометра Ассмана.

Средняя температура  на поверхности отопительного прибора определяется по формуле:

tc_P.n_P =0,5-(t_вх-t_вых) [5]

Схема экспериментальной  установки:

1. электроводоподогреватель;
2. подающий трубопровод;
3. циркуляционной насос;
4. стальной панельный радиатор;
5. чугунный секционный радиатор
6. настенный конвектор с кожухом;
7. термометр;
8. вентиль для регулировки расхода воды
9. водомер;

10. расширительный бак;

11. расширительный трубопровод;
12. трубопровод для заполнения установки водой;
13. вентиль для выпуска воды из установки