《!!!材料工程基础实验实验讲义(2011版本)(1).doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《!!!材料工程基础实验实验讲义(2011版本)(1).doc（53页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、材料工程基础实验实验讲义西南科技大学材料科学与工程学院材料基础中心实验室二一一年七月目 录实验一、煤的工业分析1实验二、煤的发热量测定5实验三、材料导热系数的测定10实验四、雷诺实验14实验五、伯努利方程实验16实验六、风机性能曲线实验20实验七、流体力学综合阻力实验A24实验八、流体力学综合阻力实验B28实验九、固体流态化的流动特性实验30实验十、流化床干燥器干燥曲线的测定35实验十一、除尘性能实验41实验十二、综合传热性能实验43实验十三、烟气成分分析45实验十四、热电偶的焊接与校正实验4953实验一、煤的工业分析一、实验目的意义工业分析是分析化学的一个分支，是分析化学在工业生产上的应用。
2、通过工业分析能够评定燃料、原料及产品的质量。本实验的目的：1掌握煤的工业分析方法，即煤的水分、灰分、挥发分和固定碳的测定方法。 2判断分析煤样的种类。 3根据经验公式计算煤的低位发热值。 二、实验原理作为固体燃料的煤，是由极其复杂的有机化合物组成的，就其所含元素而言，不外乎有碳(C)、氢(H)、氧(O)、氮(N)、硫(S)五种元素及部分矿物杂质(灰分A)和水分M。煤的成分分析有元素分析和工业分析两种方法，其中煤的工业分析方法是我国工矿企业中经常采用的一种简易的分析方法，即通过对实验中风干煤样(空气干燥基)所含水分M、挥发分V、灰分A和固定碳Fc的测定，得到煤的工业分析成分的方法。即： （1）式
3、中 空气干燥基煤样中水分的质量分数，；空气干燥基煤样中挥发分的质量分数，；空气干燥基煤样中灰分的质量分数，；空气干燥基煤样中固定碳的质量分数，。 实验中所遵循的原理为热解质量法，即根据煤样中各组分的不同物理化学性质，控制不同的温度和时间，使其中的某种组分发生热分解或完全燃烧，并以试样失去的重量占原试样重量的百分比作为该组分的重量百分含量。所涉及的有关参数及测定方法分述如下：1.水分煤样中的水分采用常规测定法测定。鉴于空气干燥基下煤样中的水分为内在水分，即吸附于煤颗粒毛细空隙之间的水分，较难蒸发，因此需置于105110的鼓风干燥箱中干燥1h。取出称量，若水分2，不进行检查性干燥，否则需进行检查性
4、干燥，步骤是将试样重新放入干燥箱中烘干，每次30min，再称量，直至恒重（即质量减少小于0.001g或增重）为止。以增重前的一次称重结果来计算水分。2.灰分煤的灰分是指煤中所有可燃物质完全燃烧，水分完全蒸发以及煤中矿物杂质在一定温度下产生一系列分解、化合等复杂反应后所剩下的残渣，是煤中不能燃烧的矿物杂质。因此，在实验中应使煤样完全燃烧。采用快速灰化法来测定煤的灰分，即将煤样置于815的马弗炉中灼烧40min，取出称量，若灰分371046 3.05.5 5.58.0 8.034300348003520035600表中，和的值与煤的干燥基灰分有关，如下表所示：/ %3040253020251520
5、1015150.800.850.950.800.900.950.100.100.10000（2）烟煤 (kJks) （8）式中 系数，根据和焦渣物性查下表得出。 10%13.5%13.5%17%17%20%20%23%23%29%29%32%32%35% 35%38%38%42%42%3513373353283203203053053053033513493433393283263243203163123533533493453393353303283263203533553513473433393353323303243533553553513493453413393353323533553
6、55351349345341339335332353355355355353351347345343339不出现355355358355353349347345343焦渣特性是指测定挥发分后，坩埚内残留的焦渣外形特征，分为8类： 粉态：保持原煤样的粉末状； 粘着：稍有粘连，手指轻压即成粉末； 弱粘法：有粘结，手指轻压即成碎块； 不熔融粘结：粘结，手指用力压才成碎块； 不膨胀熔融粘结：焦渣呈扁平状、煤粒界限不清，表面有银白色光泽； 微膨胀熔融粘结：焦渣用手指不能压碎，表面有银白色光泽和较小的膨胀泡; 膨胀熔融粘结：焦渣表面有银白色光泽，明显膨胀但高度不超过15mm； 强膨胀熔融粘结：同，但高度超
7、过15mm。六、思考题1固体燃料的组成有哪几种基准表示？ 2实验中怎样实现煤的水分、灰分和挥发分的测定？ 3煤的工业分析在工程实际中有何作用？实验二、煤的发热量测定一、目的意义发热量是衡量燃料品质的一项重要指标，掌握热值测定的计量方法，可为各行各业综合利用能源、节约能源提供可靠依据。 本实验的目的： 掌握煤发热量的实测方法氧弹热量测定方法； 了解弹筒发热量，恒容高位发热量和恒容低位发热量的概念，以及它们之间的换算； 根据经验公式计算煤的低位发热值。二、基本原理 煤发热量的测定原理很简单，即设法测定一定量试样在完全燃烧时放出的热量。目前常用的是伯斯路特于1881年发明的氧弹方法，把一定量的试样放
8、在密闭的充氧弹筒（俗称氧弹）中完全燃烧。氧弹置于盛水的内筒中，并被水完全浸没。根据内筒水温的升高，计算出试样的发热量。 由于测定时，试样完全燃烧放出的热量不仅被水吸收，亦被弹筒自身、内筒、搅拌器和 量热温度计等装置吸收，这些装置统称为量热系统。该量热系统本身具有热容量（亦称为当 量），需用已知标准发热量的物质（如苯钾酸）进行标定，求出该系统的仪器常数。 有关各种发热量的概念简介如下。（1）弹筒发热量：在密闭的氧弹中充以初压为2.83.0MPa的氧气，终了时燃烧产物为25，燃烧单位质量的试样所产生的热量称为弹筒热量（Jg1），记作，煤的燃烧产物为：CO2、H2SO4、HNO3、水和固态的灰分。（2）恒容高位发热量：弹筒发热量减去 稀硫酸、二氧化硫生成热、以及稀硝酸生成热，即为恒容高位发热量（Jg1），记作。 煤的燃烧产物：CO2、SO2、游离N、水和固态灰分。 恒容高位发热量比工业上的恒压（大气压）高位发热量低8.37416.748 Jg1，一般可忽略不计。（3）恒容低位发热量：恒容高位发热量减去水的蒸发热，即为恒容低位发热量(Jg1)，记作。 煤的燃烧产物：CO2、SO2、游离N、水蒸汽和固态灰分。三、实验器材 热量计： 氧弹量热计广泛用来测定固体、液体燃料的热值。本实验在GR-350
