實驗指導(dǎo)書匯編96

1、實驗一 大氣壓、空氣濕度和空氣密度測定一、 實驗?zāi)康?、 掌握測定大氣壓P、空氣濕度的方法、測定原理及測試儀表的結(jié)構(gòu)、使用方法。2、 計算濕空氣密度。二、 實驗原理與實驗儀表1、 大氣壓測定大氣壓測定儀表有兩類，一類是水銀氣壓計，一般用于室內(nèi)測量，精度較高，另一類是空盒氣壓計，井下測定使用這種儀表。（1） 水銀氣壓計 水銀氣壓計有動槽式和定槽式兩種。動槽式水銀氣壓計（圖1-1）的主要部件是一根倒置于可動水銀槽內(nèi)的玻璃管，管的上端水銀面上是真空的，槽內(nèi)液面則通向大氣，根據(jù)托理拆利實驗原理，可知玻璃管內(nèi)水銀柱高度就表示了大氣壓力（毫米汞柱或毫巴）。測定時，轉(zhuǎn)動底部調(diào)節(jié)螺絲4，使槽內(nèi)水銀液面正好與象

2、牙指針2觸及，然后轉(zhuǎn)動螺絲6，使游標1的下切口與水銀頂面相切，有刻度尺和游標1讀出大氣壓的讀值（P讀）。因為刻度尺是金屬的，熱脹冷縮，所以要進行讀值的濕度校正，有溫度計5讀出測定的溫度，從表1-1查出溫度校正值P溫，實際大氣壓Po=P讀+P溫 定槽式水銀氣壓計的下部水銀槽是固定不動的，除不必調(diào)節(jié)槽內(nèi)液面高低外，其余使用方法與動槽式相同。黃銅刻度尺換算到8時溫度校正值（P溫）（表1-1）當實測溫度值與表中溫度不符時，可用插值法求得溫度校正值。（2） 空盒氣壓計 空盒氣壓計結(jié)構(gòu)如圖1-2所示，它是由一個波紋狀金屬真空盒和杠桿轉(zhuǎn)動機構(gòu)組成。大氣壓變化時，盒面變形值隨之發(fā)生變化。變形值經(jīng)杠桿機構(gòu)傳動并

3、放大，帶動盒面指針轉(zhuǎn)動指出大氣壓值。空盒氣壓計使用前應(yīng)當用水銀氣壓計校正。校正時用小螺絲刀擰轉(zhuǎn)盒背面（或側(cè)面）的調(diào)節(jié)螺絲，使指針所示氣壓值與水銀氣壓計一致。測定時，將氣壓計水平放置，否則會產(chǎn)生誤差，儀器完全垂直放置誤差可達0.3mmHg，讀數(shù)前，還應(yīng)用手指輕輕敲擊盒面數(shù)下，以消除因摩擦引起的滯后現(xiàn)象，一般應(yīng)等待數(shù)分鐘之后讀數(shù)，讀數(shù)應(yīng)根據(jù)儀器所附檢定證進行刻度、溫度和補充校正例如某空盒氣壓計讀數(shù)為770mmHg，查得其刻度校正值為P刻=-0.1mmHg，溫度校正為P溫=-0.03mmHgX15=-0.45 mmHg，則實際大氣壓P計算如下：溫度氣壓計讀值（P讀）74075076077078010

4、-1.21-1.22-1.24-1.26-1.2715-1.81-1.83-1.86-1.89-1.9120-2.41-2.44-2.48-2.51-2.5420-3.01-3.05-3.09-3.13-3.1730-3.61-3.26-3.71-3.75-3.80P=P讀+P刻+P溫+P補=770-0.1-0.45+0.6=770.05mmHg2、 空氣相對濕度的測定煤礦井下空氣相對濕度常用手搖濕度計和風扇濕度計測定。它們都由兩支水銀溫度計組成，其中一支為干溫度計（又叫干球） 另一支水銀球上包著紗布，叫做濕溫度計（又叫濕球）（圖1-3）測定時，先將濕球上的紗布用清水蘸濕，用手搖溫度計時，手搖

5、搖把以每分鐘150轉(zhuǎn)的速度旋轉(zhuǎn)1-2分鐘，立即讀出兩支溫度計的讀數(shù)（讀數(shù)時注意勿受人體體溫的影響）濕球因其水蒸氣吸熱，它的示數(shù)低于干球，濕度愈高，蒸發(fā)吸熱愈多，干濕球溫差也愈大，根據(jù)干（或濕）溫度計（t）及溫差（t）由表2-2即可查出空氣的相對濕度。用風扇濕度計測定時，用儀器小風扇上的鑰匙將發(fā)條上緊，風扇轉(zhuǎn)動，使空氣以一定速度（1.7-3.0m/s）流經(jīng)干、濕溫度計的水銀球周圍1-2分鐘后，兩支溫度計示數(shù)穩(wěn)定后即可讀數(shù)。三、 實驗內(nèi)容1、 分別用水銀氣壓計和空盒氣壓計測大氣壓P。2、 分別用手搖濕度計和風扇濕度計測空氣的相對濕度，計算絕對濕度。3、 計算濕空氣密度。實驗一 大氣壓、空氣濕度和空

6、氣密度測定實驗班級 姓名 實驗時間年月日一、 實驗內(nèi)容1、 分別用水銀氣壓計和空盒氣壓計測大氣壓。2、 分別用手搖濕度計和風扇濕度計測空氣的相對濕度，計算絕對濕度。3、 以水銀氣壓計和風扇濕度計測定結(jié)果計算濕空氣重率。二、 實驗數(shù)據(jù)記錄1、 大氣壓水銀氣壓計 空盒氣壓計讀數(shù)P讀= 讀值P讀=溫度t= Pt=校正值Pt= P刻=真實大氣壓Po= P讀+Pt P補= = 真實大氣壓 Po= P讀+Pt+P刻+P補 =空氣密度計算按精密公式計算=按近似公式計算=三、 思考題1、 濕度計測定相對濕度時，如干濕球溫度差為零，此時相對濕度是多少？2、 濕空氣和干空氣相比，哪一個密度大？3、 分析空盒氣壓計

7、測定大氣壓的誤差來源。1- 氣壓計標尺；2-玻璃罐封閉端； 1-水銀表面；2-指針；3-玻璃罐；3-溫度計；4-玻璃罐開口端 4-螺釘；5-水銀池；6-游標旋鈕 圖1-1（1）定槽式水銀氣壓計 圖1-1（2）動槽式水銀氣壓計 圖1-2 空盒氣壓計圖1-3（1）風扇濕度計 圖1-3（2）手搖濕度計1-干球溫度玻璃罐；2-濕球溫度玻璃罐； 1-干球溫度玻璃罐；2-濕球溫度玻璃罐；3-濕球 3-濕球?qū)嶒灦?煤的甲烷吸附量測定方法(高壓容量法)1、實驗?zāi)康?掌握煤中甲烷含量隨壓力的變化規(guī)律，通過瓦斯壓力計算煤中甲烷的原始含量。2 測定原理 煤中大量的微孔內(nèi)表面具有表面能，當氣體與內(nèi)表面接觸時，分子的作

8、用力使甲烷或其他多種氣體分子在表面上發(fā)生濃集，稱為吸附。氣體分子濃集的數(shù)量漸趨增多，為吸附過程；氣體分子復(fù)返回自由狀態(tài)的氣相中，表面上氣體分子數(shù)量漸趨減少，為脫附過程。表面上氣體分子維持一定數(shù)量，吸附速率和脫附速率相等時，為吸附平衡。 煤對甲烷的吸附為物理吸附。 當吸附劑和吸附質(zhì)特定時，吸附量與壓力和溫度呈函數(shù)關(guān)系，即(1) 當溫度恒定時：(2) 式(2)稱為吸附等溫線，在高壓狀態(tài)下符合郎格繆(Langmuir)方程：(3) 式(3)變換后得一直線方程：(4)式中：T溫度，； P壓力，MPa； Xp壓力下吸附量，cm3g； a吸附常數(shù)，當p時，Xa，即為飽和吸附量，cm3g； b為吸附常數(shù)，M

9、Pa-1。3 測定裝置31 實驗裝置 實驗裝置結(jié)構(gòu)如圖1所示。主要部件和規(guī)格如下：1玻璃活塞；2飽和食鹽水量管；3真空管系；4放氣閥；5真空抽氣控制閥；6旋片式真空泵；7高壓截止閥；8真空軌管；9吸附罐控制閥；10固態(tài)壓力傳感器；11吸附罐；121一電線；13復(fù)合真空計；14水?。?5高壓空氣閥；16充氣罐控制閥；17銅管或軟膠管；18超級恒溫器；19充氣罐；20多路信號調(diào)理器；21高壓氣源圖1 實驗裝置示意圖 a)吸附罐：容積50cm3，工作壓力8MPa，耐壓16MPa； b)高壓截止閥：工作壓力16MPa，耐壓25MPa。密封處要求耐低壓4MPa； c)固態(tài)壓力傳感器：測量范圍為08MPa

10、，精度為02； d)飽和食鹽水量管：容積500cm3，分度5cm3，帶水準瓶； e)充氣罐：容積為吸附罐的14倍，耐壓16MPa； f)水??； g)真空系統(tǒng)：20mm40mm玻璃管，帶玻璃活塞及真空硅管； h)高純甲烷氣：壓力15 MPa，甲烷濃度不低于99。32 輔助設(shè)備 a)復(fù)合真空計； b)恒溫器：恒溫和控溫01001； c)多路信號調(diào)理器：壓力傳感器二次儀表； d)動槽式氣壓計； e)標準量管；容積200cm3，分度05cm3； f)球磨機； g)干燥箱； h)標準篩； i)精密天秤，感量00001 g。4 測定方法 高壓容量法測定煤的甲烷吸附量的方法是：將處理好的干燥煤樣，裝入吸附罐

11、，真空脫氣，測定吸附罐的剩余體積，向吸附罐中充入或放出一定體積甲烷，使吸附罐內(nèi)壓力達到平衡，部分氣體被吸附，部分氣體仍以游離狀態(tài)處于剩余體積之中，已知充入(放出)的甲烷體積，扣除剩余體積的游離體積，即為吸附體積。重復(fù)這樣的測定，得到各壓力段平衡壓力與吸附體積量，連接起來即為吸附等溫線。當壓力由低向高采取充入甲烷氣體方式測試時，得到吸附等溫線；反之，壓力由高向低采取放出甲烷氣體方式測試時，得到解吸等溫線。吸附和解吸等溫線在高壓狀態(tài)下是可逆的，測定二者之一，在應(yīng)用上是等效的。5 測定步驟51 測定前準備工作511 煤樣處理 a)采集煤層全厚樣品(或分層)，除去矸石，四分法縮分成1 kg，標準采樣要

12、素，裝袋，備用； b)取送樣的一半全部粉碎，通過017025 mm篩網(wǎng)，取017025 mm間的顆粒，稱出100g，放入稱量皿。其余煤樣分別按GBT 217、GBT 211、GBT 212測定水分(Mad)、灰分(Ad，Aad)、揮發(fā)分(Vdaf)和真密度TRD20等； c)將盛煤樣的稱量皿放入干燥箱，恒溫到100，保持1 h取出；放入干燥器內(nèi)冷卻； d)稱煤樣和稱量皿總質(zhì)量G1，將煤樣裝滿吸附罐，再稱剩余煤樣和稱量皿質(zhì)量G2，則吸附罐中的煤樣質(zhì)量G為：(5) 煤樣可燃物質(zhì)量Gr為：(6)(7)式中：Ad干燥基灰分，； Aad分析基灰分，； Mad分析基水分，。512 吸附罐體積測定 吸附罐體

13、積(Vs)包括吸附罐體積和壓力表、接頭、閥門、連通管的通徑體積之和。 校正方法是先將吸附罐連通真空系統(tǒng)，抽成壓力為10Pa，關(guān)閉閥門，再接通標準量管。讀取量管初始液面高度值，打開閥門，空氣進入吸附罐，量管液面上升，液面上升體積值即為吸附罐容積。如此重復(fù)3次，取其平均值。513 充氣罐體積測定 方法同612。514 吸附罐剩余體積測定 剩余體積(Vd)指吸附罐中除純煤體積外包括煤顆粒內(nèi)孔隙、顆粒間空隙、吸附罐殘余空間和通徑體積的總和。剩余體積可通過真空充氦方法標定，在沒有氦氣的情況下，按式(8)進行計算：(8)(9)式中：Vs空罐體積，cm3； Vc純煤體積，cm3； TRD20樣品相對真密度，

14、gcm3。52 吸附等溫線測定521 打開罐閥和真空抽氣閥，關(guān)閉高壓充氣閥和放氣閥。設(shè)定水浴溫度為601，開啟真空泵，進行長時間脫氣，直到真空計顯示壓力為4Pa時，關(guān)閉真空抽氣閥和各罐閥。522 設(shè)定水浴溫度為試驗溫度(301)。523 打開高壓充氣閥和充氣罐控制閥，使高壓鋼瓶甲烷氣進入充氣罐及連通管，關(guān)閉充氣罐控制閥，讀出充氣罐壓力值P1i。524 讀出Pli后，緩慢打開罐閥門，使充氣罐中甲烷氣進入吸附罐，待罐內(nèi)壓力達到設(shè)定壓力時(一般在06MPa試驗壓力范圍內(nèi)設(shè)定測，n=7個壓力間隔點數(shù)，每點約為最高壓力的1n)，立即關(guān)閉罐閥門，讀出充氣罐壓力P2i、室溫t1。按式(10)計算充入吸附罐內(nèi)

15、的甲烷量Qci。(10) 當使用壓縮度K時式(10)為：(11)式中： Qci充入吸附罐的甲烷標準體積，cm3； P1i、P2i分別為充氣前后充氣罐內(nèi)絕對壓力(下同)，MPa； Z1i、Z2i，K1i、K2i分別為P1、P2壓力下及t1時甲烷的壓縮系數(shù)及壓縮度，1MPa，見標準的附錄A、附錄B； t1室內(nèi)溫度，； Vo充氣罐及連通管標準體積，cm3。525 保持7h，使煤樣充分吸附，壓力達到平衡，讀出平衡壓力Pi，并計算出吸附罐內(nèi)剩余體積的游離甲烷量Qdi，煤樣吸附甲烷量Q以及每克煤可燃物吸附甲烷量Xi。(12) 當使用壓縮度K時則式(12)改為：(13) 充入吸附罐的甲烷量扣除吸附罐內(nèi)剩余體

16、積放出的游離甲烷量即為壓力段內(nèi)煤樣吸附甲烷量Qi：(14) 每克煤壓力段內(nèi)的吸附量為：(15)式中：Vd吸附罐內(nèi)除煤實體外的全部剩余體積，cm3； t3試驗溫度，； Gr煤樣品可燃物質(zhì)量，80526 依次重復(fù)623、624、625步驟，逐次增高試驗壓力，可測得，2個Qci、Qdi、Qi及Xi值。由于充氣罐向吸附罐充氣為逐次充入的單值量，而充入吸附罐的總氣量是各單值量的累計量，故逐次按式(14)計算時，充入吸附罐的總氣量Qci應(yīng)是：(16) 同時，隨試驗壓力的增高達05MPa以上后，吸附平衡時間應(yīng)改為4h。527 按逐次測得的Pi及Xi作圖，即為郎格繆吸附等溫線，并代入式(4)用最小二乘法求得直

17、線的斜率S(1a)和截距I(1ab)，則吸附常數(shù)為：(17)(18)53解吸等溫線測定531 測定按626的最大平衡壓力P1i開始，打開放氣閥，關(guān)閉高壓充氣閥，使連通管形成常壓。 用水準瓶將飽和食鹽水量管充滿食鹽水，徐徐打開吸附罐閥門，放出一部分甲烷氣進入量管(放出氣量仍按最高壓力的1n來控制)，關(guān)閉罐閥，讀出室內(nèi)大氣壓Pc，室溫t1及量管中甲烷氣體積，按式(19)計算放出甲烷氣的標準體積。(19)式中：Qci放出甲烷氣的標準體積，cm3； VL計量管讀出的氣體體積，cm3； Po室內(nèi)大氣壓力，kPa； 002t1動槽式壓力計隨室溫t1變化的汞膨脹性的壓力校正值，kPa； Wp食鹽水的飽和蒸氣

18、壓，kPa，附錄C。532 吸附罐在水浴中保持4h，使吸附罐內(nèi)甲烷氣達到吸附平衡，讀出Pi2，按式20計算出該壓力段罐內(nèi)剩余體積的游離甲烷量Qdi。(20) 當采用壓縮度K進行校正時，則式(20)為：(21) 該壓力段內(nèi)，放出的甲烷量扣除剩余體積中甲烷壓力減少的游離甲烷，得到對應(yīng)壓力段下的解吸量：(22) 每克煤壓力段內(nèi)的解吸量為：(23)533 依次重復(fù)631、632步驟，逐次放出甲烷氣和降低試驗壓力，可測得n-1個Qci，Qdi、Qi及Xi值。534 當測至第n點時(最后一點)，由于623測定吸附等溫線的第1個平衡壓力Pl不能與測定解吸等溫線的第n個點的平衡壓力完全重合，且第n個點測定時吸

19、附罐中的甲烷氣不可能全部放出，直到達到4Pa，故需采取插入法進行補償，按吸附第1個平衡壓力P1、吸附量Q1及解吸等溫線第n個平衡壓力Pn求出該壓力下的吸附量Qn，同時使P1與Pn重合，即：(24)(25)535 由于62測定中為逐次向吸附罐充入氣體，已按式(16)進行累加，直接取得各平衡壓力Pi下對應(yīng)的累計吸附量Qi或Xi，此為吸附等溫線；而解吸等溫線測定時是逐次放出氣體，所取得的為各壓力段的吸附量Qi或Xi，故需按下式進行累加，才能取得各平衡壓力下對應(yīng)的累計吸附量，此為解吸等溫線：Qi=Qi(26)(27)536 按627繪制解吸等溫線和求出a、b吸附常數(shù)。6 精密度61 壓力值取2位有效數(shù)

20、字，吸附量及郎格繆常數(shù)取4位有效數(shù)字。62 測定吸附或解吸等溫線方程相關(guān)性以大于099以上，實驗與計算累計偏差以小于15cm3g為合格。7 結(jié)果表述 報告中給出Pi及Xi數(shù)據(jù)、吸附或解吸等溫線及吸附常數(shù)。報告格式見附表。133附表 試驗結(jié)果格式試驗編號： 罐號： 罐體積Vs= cm3， 壓力表號： 校正日期： 煤可燃質(zhì)重量：Gr= g， 真密度TRD= g/cm3， 純煤體積Vc=G/TRD， cm3，死空間體積Vd= cm3充氣瓶體積： V0= cm3， 試驗溫度：t3= ， Mad= %， Aad= %， Ad= %， Vdaf= %充氣前充氣罐壓力P1MPa充氣后充氣罐壓力P2MPa大氣

21、壓力P0kPa室溫吸附罐平衡壓力PiMPaQccm3Qccm3解吸氣體量cm3Qdcm3Qicm3Xicm3壓力絕對壓力K壓力絕對壓力K壓力讀數(shù)校正壓力壓力絕對壓力K高壓容量吸附解吸試驗報告試樣編號送樣日期采樣地點局礦 礦井煤層煤種煤樣重量G= g可燃質(zhì)重量Gr= g視密度TCD= g/cm3真密度TRD= g/cm3煤質(zhì)分析Mad= %，Aad= %，Ad= %，Adaf= %氣體分析CH4= %孔隙率 % R0= %吸附/解吸等溫圖：測定結(jié)果序號壓力PMPa吸附氣體量，cm3/g吸附量Xcm3/gQiXi或Xi123456789101112131415吸附常數(shù)： a= b= r= 試驗員：

22、_審核：_ 報告提出日期： 年 月 日窗體頂端窗體底端實驗三 通風阻力、風阻、阻力系數(shù)測定一、 實驗?zāi)康?、 掌握巷道通風阻力的測定方法；2、 掌握風阻（R），摩擦阻力系數(shù)（）和局部阻力系數(shù)（）的測定方法。加深理解能量方程；3、 掌握測壓儀表的使用方法。 二、實驗設(shè)備及儀器通風管網(wǎng)（圖31），單管壓差計，皮托管，空盒氣壓計，干濕球溫度計，膠皮管，小鋼尺。三、實驗內(nèi)容及方法1、通風阻力測定如圖31所示通風管網(wǎng)中，巷道12段通風阻力按如下公式計算hR12=(p1-p2)+(hv1-hv2)+Z12m12g式中p1、p21、2段面的風流靜壓，pahv1、hv21、2斷面動壓，paz121、2斷面標高

23、差，mm121、2斷面風流平均密度，/m3g重力加速度，m/s2由于風網(wǎng)模型水平放置，各斷面之間高差為零，故上式第三項為零。故上式可改寫為hR12=P1-P2+(hv1-hv2)實驗時，用皮托管，壓差計測1、2斷面的靜壓差和1、2斷面的動壓。2、摩擦風阻（Rf）和摩擦阻力系數(shù)（）測定hr= RfQ2= 測LUQ2/S3式中 hf摩擦阻力，Pa Rf摩擦風阻，kg/m7 Q通風風量，m3/s L測點間的距離，m S風道的凈斷面積，m2 U風道的周長，m 測-摩擦阻力系數(shù)g/m3由此可知，只要測出一段風道的摩擦阻力（hr）和風量就可以求出這段風道的摩擦風阻（Rf）。如果同時測量出這段風道的長度，凈

24、斷面積和周長，就可以求出它的測定時的摩擦阻力系數(shù)（測），再按下式換算為標準狀態(tài)下（=1.2kg/m3）的摩擦阻力系數(shù)（）：=1.2測/測式中 測測定時的空氣密度，kg/m3測定方法：在模型風道內(nèi)選擇A、B測段（圖31）。在A、B兩段面分別設(shè)置畢托管，用膠皮管將兩段面的阻壓分別分別接到壓差計，測A、B兩斷面的靜壓差，同時分別測出A、B兩斷面的平均風速。用皮尺和小鋼尺量出A、B間的距離和它們的斷面和周長。由能量方程：hAB=h測AB+(hvA-hvB)式中 hAB -A、B段風道的通風阻力，Pa h測AB-A、B段風道的勢能差，Pa hvA、hvB-A、B兩斷面速壓，PaQ=S.V均如果A、B段風

25、道漏風較大，測（31）式中的Q應(yīng)為A、B兩斷面的風量的平均值，即Q=（QA+QB）/2根據(jù)測定結(jié)果計算模型風道的hr及Rf和2、 局部阻力系數(shù)的測定在模型風道的直角轉(zhuǎn)彎前后選擇兩測定斷面C和D（圖31），測CD段通風阻力h阻CD和平均風速。h阻CD=h摩CD+h彎h彎=h阻CD-h摩CDh摩CD=R摩/LAB.LCD.Q2=測.LCD.U.Q2/S3式中 R摩測定的AB段模型風道風阻，kg/m3 LABAB段長度，mLCD-CD段長度，m測-測定的模型風道摩擦系數(shù)，kg/m7彎=2gh彎/fv均根據(jù)測定的結(jié)果計算90度直角轉(zhuǎn)彎的摩擦阻力系數(shù)R。實驗三 通風阻力、風阻、阻力系數(shù)測定姓名_ 班級_

26、 _年_月_日一、實驗內(nèi)容：1、巷道通風阻力hr的測定；2、摩擦風阻（Rf）和摩擦阻力系數(shù)的測定；3、局部阻力系數(shù)的測定。二、實驗數(shù)據(jù)記錄：1、巷道通風阻力及巷道摩擦風阻和摩擦阻力系數(shù)的測定風道類別測定斷面編號H測（Pa）讀數(shù)實值V均（m/s）Hv(Pa)V均（m/s）V均（m/s）動壓差（Pa）Hf(Pa)S(m2)Qf(m3/s)L(m)U(m)Rf(kg/m7)測(kg/m3) (kg/m3)P(mmHg)T()(kg/m3)備 注2、90度直角轉(zhuǎn)彎局部阻力系數(shù)測定斷面編號h測（Pa）讀數(shù)實值Hr(Pa)V均（m/s）Hv中（Pa）V中（m/sV均（m/s）Hv均（Pa）hf(Pa)L(

27、m)S(m3)U(m) (kg/m3)hf(Pa)h彎(Pa(kg/m3)備注三、思考題1、 將實驗測定的和彎與教材的相應(yīng)數(shù)值進行比較，如果二者相差較大，試分析其原因。2、 如果兩測點的標高不同，用皮托管和壓差計測得的兩測點的壓差是否仍為勢能差，為什么？實驗四 扇風機特性測定一、 實驗?zāi)康恼莆丈蕊L機特性測定方法。通過測定加深理解扇風機風量和風壓、功率和效率的關(guān)系。二、 實驗設(shè)備與儀表5.5千瓦軸流式風機，風筒，調(diào)節(jié)閥門，皮托管，U型壓差計，單管壓差計，電度表（或功率表、或電壓表、電流表與功率因數(shù)表），秒表，空盒氣壓計，溫度計，膠皮管，皮尺，轉(zhuǎn)速計（本實驗不測風機轉(zhuǎn)速）。三、實驗方法和計算實驗按

28、圖4-1所示布置，用調(diào)節(jié)閥門由全開到全閉調(diào)節(jié)風機工況79點。調(diào)節(jié)每一工況時的風量、風機和電動機功率，經(jīng)過計算，繪制該風機的特性曲線。 風機 0 圖4-1 扇風機特性測定布置圖1 風機測定 在扇風機入風側(cè)斷面1處用單管壓差計測得相對靜壓hr靜后，按下式計算風量Q Q=Vr均sr, m3/s 式中:Vr均-段面的平均風速，m/s sr-段面的面積，m2 r-測定時的空氣重率 k集-集流器系數(shù)，k集=hr動/hr靜，經(jīng)標定，本實驗所用集流器系數(shù)為0.95。 hr靜-段面的相對靜壓，mmh2o hr動-段面的平均動壓2 扇風機風壓測定 因 h扇全=h扇靜+h扇動=h阻+h出動 今 h扇動=h出動=h動

29、=hr動 所以 h扇靜=h阻 又因 -斷面風筒很短，其阻力可略去，故 h阻=h靜+hr靜（1-k集）h扇全=h靜+h靜式中 h扇全-扇風機全壓，kgf/m2h扇動-扇風機靜全壓，kgf/m2h扇動-扇風機的出口動壓，kgf/m2h阻-扇風機所克服的通風阻力，kgf/m2h出動、hr動、h動-扇風機出口，風筒1斷面、2段面的平均動壓，kgf/m2h靜、h靜-1、2斷面的相對靜壓，kgf/m2由上式可知，只要測得、斷面的相對靜壓(h靜、h靜）、即可算出扇風機的全風壓（h扇全）和靜風壓（h扇靜）。3 電動機的功率測定 本試驗采用有功電度表（KW-h)測定電動機的輸入功率。用秒表測出t時間內(nèi)電度表所示

30、消耗的電度數(shù)（在t時間鋁盤轉(zhuǎn)動圈數(shù)），按下式計算功率: N電=K電*n0*3600/t,千瓦 式中 N電-電動機的輸入功率,千瓦 K電-有功電度表瓦-時常數(shù),即鋁盤轉(zhuǎn)動一圈所消耗的瓦-時數(shù),本試驗用表為1/90 t-轉(zhuǎn)動n0圈所用時間,秒 n0-鋁盤轉(zhuǎn)動圈數(shù),本試驗中取n0=5 N電-200/t,千瓦4 扇風機效率計算 扇風機全效率 全=Qh扇全/102N電*100, 扇風機全效率 靜=Qh扇靜/102N電*100,5 空氣重率(r)測定 用空盒氣壓計測大氣壓,用溫度計測溫度,計算空氣重率。6 測點斷面積測算7 繪制扇風機特性曲線 以風量為橫坐標，扇風機的靜壓、功率和效率為縱坐標，分別繪制Q-

31、h,Q-N電，Q-靜的關(guān)系曲線。實驗報告四 扇風機性能測定 姓名 班級 年 月 日 一、 扇風機性能測定 風機型號 大氣壓Pa= mmHg 空氣溫度t= 電動機銘牌功率 KW 扇風機轉(zhuǎn)速 n/min 空氣重率r= kgf/m3 S1= m2 S2= m2 k集= 0.95二、扇風機性能曲線測點序號斷面的相對靜壓h靜mmh2o斷面的相對靜壓h靜mmh2o風量扇風機靜壓h扇靜mmh2o扇風機靜壓軸功率N扇靜KW電動機實耗功率KW扇風機靜壓效率靜備注平均風速V均m/s風量Qm3/s鋁盤轉(zhuǎn)數(shù)n0轉(zhuǎn)時間Ts實耗功率N電KW123456789實驗五 煤自燃傾向性測定1 實驗?zāi)康? 了解 ZRJ1型煤自燃傾

32、向性測定儀的工作原理和基本構(gòu)造；2 掌握利用ZRJ1型煤自燃傾向性測定儀測定煤在常溫常壓下對流態(tài)氧的吸附特性的步驟和方法。2 實驗儀器工作原理2.1 工作原理煤自燃傾向性色譜吸氧測定法是基于煤在低溫常壓下對氧的吸附屬于單分子物理吸附狀態(tài)為理論基礎(chǔ)，按朗格謬爾單分子層吸附方程，用雙氣路流動色譜法測定煤吸附流態(tài)氧的特性，以煤在限定條件下，測定其吸氧量，以吸氧量值作為煤自燃傾向性分類主指標。 煤的自熱首先是開始于吸附空氣中的氧氣。當煤中含有一定量的硫份時，其自熱不儀由煤自身吸附空氣中的氧而開始的過程，而且硫化礦物的存在還會吸附空氣中的氧氣并分解釋放熱量，促進煤的自熱氧化。當煤-中不含或含少量硫化物時

33、，其開始的自熱過程主要表現(xiàn)為煤自身吸附空氣中的氧氣的升溫氧化過程。 煤的后隨的氧化過程正是開始于吸附氧以后的表面反應(yīng)，煤最初的吸氧特性反應(yīng)了有關(guān)煤自熱的某些特性，煤吸氧特性參量主要有：吸附氧量、吸附環(huán)境溫度和吸附過程參量。 通過大量的試驗研究表明，煤在低溫常壓下對氧的吸附符合剛格謬爾(Langmuir)提出的吸附規(guī)律，在實驗中應(yīng)滿足下述條件：固體表面是均勻的，也即對某一單組份的煤?？梢哉J為其表面是均勻的，因此將每個組份顆粒的Langmuir吸附值疊加，可使煤的Langmuir吸附從總體上符合Langmuir吸附規(guī)律；被吸附分子問沒有相互作用力；吸附為單分子層吸附；在一定條件下，吸附與脫附之間可

34、以建立動態(tài)平衡。從而可以按單分子層吸附理論推導(dǎo)出的Langmuir吸附方程計算吸附量。2.2 工作特點 ZRJI型煤自燃性測定儀即是根據(jù)此基本工作原理研制設(shè)計的測定吸氧量以建立煤自燃傾向性測定方法的專用儀器。其主要特點為：（1）應(yīng)用氣相色譜分析技術(shù)，采用雙氣路由熱導(dǎo)檢測器直接檢測煤對氧的吸附量，設(shè)計專用性強，結(jié)構(gòu)緊湊、穩(wěn)定性好、操作簡便；（2）熱導(dǎo)檢測器采用抗氧化元件和恒定熱絲平均溫度橋路供電，靈敏度高，使用壽（3）微機控制系統(tǒng)實現(xiàn)溫度控制、測定、顯示及結(jié)果汁算、打印自動化；（4）采用四路樣品處理系統(tǒng)，縮短煤樣處理周期，提高測定效率。3 實驗器材3.1 ZRJ1型煤自燃傾向性測定儀3.1.1儀

35、器主要部件1主機分析單元 ZRJ-I型煤自燃性測定儀主機分析單元分為吸附柱恒溫箱、檢測器及其恒溫箱和氣路控制系統(tǒng)三個部分。圖1 ZRJ-1型煤自燃傾向性測定儀1）柱恒溫箱 儀器恒溫箱要求的工作范圍為：室溫110oC，為了保證具有良好的恒溫性能，熱慣性小，恒溫箱的保溫材料為新型的陶瓷纖維，采用強制式熱循環(huán)式空氣浴方式通風，為保證箱內(nèi)溫度均勻，選用 調(diào)整風扇達到熱風強制式循環(huán)的目的。25W電機固定在恒溫箱后面的底板上，用四個減振裝置減小電機 高速轉(zhuǎn)動對主機的影響，提高了分析精度 加熱溫度： 300W 安裝樣品管數(shù)：4個 溫度穩(wěn)定性：1.20、4小時。2）熱導(dǎo)檢測器及其恒溫箱（1）熱導(dǎo)檢測器 熱導(dǎo)檢

36、測器是目前氣相色譜法中應(yīng)用最廣泛的一種檢測器，其通用性強、結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好、靈敏度適宜，線性范圍寬，對所有物質(zhì)均有響應(yīng)，而且不破壞樣晶。用于ZRJ一1型煤自燃性測定儀中對煤吸氧量的測定最為合適。 熱導(dǎo)檢測器的檢測原理是基于載氣中混有被測組份時，其熱導(dǎo)系數(shù)發(fā)生變化，變化的差異則為熱導(dǎo)池的敏感元件所感受。熱導(dǎo)池體內(nèi)由四個相同的元件組成測量電橋。熱導(dǎo)檢測器主要技術(shù)指標如下: 結(jié)構(gòu)形式：分流直通式四臂熱導(dǎo)池； 池體材料：不銹鋼： 元件材料：螺旋形錸鎢絲； 冷態(tài)電阻：5Q歐姆(20oC) 靈敏度： s5000 mv cm3mg檢測器溫度100oC，氫載氣，苯)； 噪聲：不大于0.1mv； 漂移：不大于

37、0.3mv0.5h； 重復(fù)性：不大于5。 熱導(dǎo)池體使用無磁不銹鋼制成，具有足夠的熱容量，熱穩(wěn)定性好，同時又具有較強的抗腐蝕能力，橋臂敏感元件為高溫抗氧化的錸鎢絲制成。池體為直通式結(jié)構(gòu)，響應(yīng)快，但是由于載氣流量的變化對穩(wěn)定性有較大的影響，所以對載氣流路控制的穩(wěn)定性要求較高。元件的錸鎢絲為螺旋形，20oC時阻值為50歐姆，橋路元件的阻值是匹配的，同時在裝配時經(jīng)過詳細調(diào)整，以控制其不平衡輸出。在有一路橋絲損壞時，必須將四支熱導(dǎo)元件同時更換。（2）恒溫箱 熱導(dǎo)檢測器恒溫箱的作用是保證熱導(dǎo)池具有一個良好的工作環(huán)境。儀器采用等溫體自然熱傳導(dǎo)方式，體積小、保溫性能好，而且熱平快，使得儀器的起動、穩(wěn)定時間短。

38、 熱導(dǎo)檢測器恒溫箱的技術(shù)要求： 型式：等溫體自然熱傳導(dǎo)式： 溫度范圍：500C110： 加熱功率：150W。3）氣路控制系統(tǒng)（1）氣路流程ZRJ1煤自燃性測定儀氣路系統(tǒng)共有互路，即載氣(第一路)、吸附氣(第二路)及混合氣(第三路)，如圖2所示。 圖2 氣路系統(tǒng)示意圖第一路：載氣N2 【吸附】狀態(tài)下絨氣流程：鋼瓶氮氣減壓進入儀器后，經(jīng)穩(wěn)壓閥(1)和氣阻(2)熱導(dǎo)檢測器(3)參考臂六通切換閥(4)經(jīng)實線位置23四通閥(5)經(jīng)43后混合器(6)熱導(dǎo)檢測器測量臂載氣出口(皂膜流量計)。 【脫附】狀態(tài)下絨氣流程：鋼瓶氮氣減壓進入儀器后經(jīng)穩(wěn)閥(1)和氣阻(2)熱導(dǎo)檢測器(3)參與臂六通切換閥(4)經(jīng)虛線位

39、置2-l-進樣注射口I(9)-前五通(10)-樣品管(11)-后五通(1 2)-六通閥 4-3(虛線)-四通 4-3-后混合器(6)熱導(dǎo)檢測器測量臂，出口(皂膜流量計)第二路：吸附氣O2 (1) 【吸附】狀態(tài)下吸附氣流量，鋼瓶氧氣減壓后進入儀器后，經(jīng)穩(wěn)壓閥(1)和氣阻(2)-拉桿閥(7)-前混合器(8)-六通切換閥(4)經(jīng)實線位置6-l-進樣注射口(9)-前五通(10)-樣品管11-后五通(12)六通切換閥(4)經(jīng)實線45-四通閥(5)經(jīng)2-l-平衡氣出口(皂膜流量計)。 【脫附】狀態(tài)下吸附氣流程：鋼瓶氧氣減壓進入儀器后經(jīng)穩(wěn)閥(1)和氣阻(2)拉桿閥(7)前混合器(8)六通切換閥(4)經(jīng)虛線位

40、置65-四通閥(5)經(jīng)2-1平衡氣出口(皂膜流量計)。 第三路：吸附混合氣 當使用的吸附氣體為純氧時，此路放空，若因測定其他參數(shù)需要(如瓦斯吸附等溫線測定等)，吸附氣即不為純氧，則可利用此路通入惰性氣體，在前混合器使之和吸附氣混合，達到需要的氣體的濃度再進入樣品管進行測定。 由于在吸氧量的測定中使川的吸附氣體為純氧，因此此路為開放狀態(tài)(拉桿閥始終是向外拉開位置)。2 電氣控制單元 儀器主要電氣部件集中安裝在左側(cè)一個獨立部件內(nèi)。該單元包括檢測系統(tǒng)及微機控制系統(tǒng)。采用交流220V市電經(jīng)變壓后供電，電源板為各電氣部件提供相應(yīng)的直流電壓及可控硅SCR同步脈沖，由四個熱敏元件組成的測量電橋是儀器的信號檢

41、測器。由于各煤種對氧吸附特性的差異，使測量電橋產(chǎn)生不同的信號電壓，該電壓經(jīng)過反相開關(guān)K1、衰減開關(guān)K2，進入VF轉(zhuǎn)換器，將信號電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號輸入到微機板，計算機對色譜峰信號進行面積積分、吸氧量計算，譜圖和計算結(jié)果由打印機自動打印。各種操作參數(shù)由鍵盤直接鍵入并由TED顯示。溫度檢測元件為100 Q(20)鉑電阻器。鉑電阻阻值隨溫度的變化而變化。溫度電壓轉(zhuǎn)換器將變化的電阻值轉(zhuǎn)換為電壓值，該電壓值經(jīng)溫度AD轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后輸入給微機板。微機系統(tǒng)根據(jù)用戶設(shè)定的溫度進行計算，然后控制加熱系統(tǒng)進行加熱。3.1.2 鍵盤和面板1 鍵盤按鍵 （1）【O9】【】鍵：用以輸入數(shù)字及小數(shù)點。 （2）【輸入

42、】鍵：在【參數(shù)】狀態(tài)【參數(shù)】燈亮)，鍵入?yún)?shù)后，按此鍵，表示數(shù)字已輸入。 （3）【清除】鍵：在【參數(shù)】狀態(tài)(【參數(shù)】燈亮)，按此鍵，清除原來的數(shù)據(jù)。 （4）【參數(shù)】鍵：按此鍵，儀器進入【或退出】參數(shù)狀態(tài)。 （5）【運算】鍵：按此鍵，儀器進入運算狀態(tài)。 （6）【柱箱】鍵；在參數(shù)狀態(tài)(【參數(shù)】燈亮)，按此鍵顯示柱箱設(shè)定溫度；退出參數(shù)狀態(tài)(【參數(shù)】燈滅)，時，按此鍵，顯示柱箱的實時溫度。（7）K熱導(dǎo)習鍵：在參數(shù)狀態(tài)(【參數(shù)】燈亮)，按此鍵顯示熱導(dǎo)設(shè)定溫度；退出參數(shù)狀態(tài)(【參數(shù)】燈滅時，按此鍵，顯示熱導(dǎo)的實時溫度。 （8）【停止】鍵：按此鍵，停止譜圖繪制或打印測定結(jié)果。 （9）【積分】鍵：在參數(shù)狀態(tài)，

43、按此鍵顯示峰面積積分值。 （10）【起動】鍵：測定過程中，按此鍵打印機扁動并開始繪制譜圖和打印結(jié)果。 2 面板指示燈說明 （1）【超溫】燈：當熱導(dǎo)或柱箱溫度的實際與設(shè)定溫度之差超過05時，亮。 （2）【參數(shù)】燈：進入?yún)?shù)狀態(tài)時燈亮，退出參數(shù)狀態(tài)時燈火。 （3）【熱導(dǎo)】燈：熱導(dǎo)燈亮時，顯示熱導(dǎo)H前的溫度值。 （4）【柱箱】燈：柱箱燈亮時，顯示柱箱當前的溫度值。 （5）【積分】燈：積分燈亮時，顯示的數(shù)字為積分值。 （6）【計算】燈：計算燈亮時，表示儀器處于運算狀態(tài)。3.1.3 儀器的安裝與啟動1使用環(huán)境 室溫(10oC28oC)，相對 濕度低于85，家內(nèi)不應(yīng)有腐蝕性氣體、強烈的機械振動和電磁干擾。

44、2安裝 儀器應(yīng)放在實驗室內(nèi)穩(wěn)定的工作臺上，臺面最好鋪設(shè)35mm厚的橡膠板。電源插座應(yīng)離工作臺較近，同時應(yīng)便于操作。電源為220V10，50Hz，最小功率不小于500W，具有三個單元，各5A的插座。3氣路連接： 載氣氮(N2)將鋼瓶減壓閥低壓出口用30.5mm的聚乙烯管連接到主機背面“載氣入口“處。 吸附氣氧(02)：用相同的管子及方法連接到“進氣1”處。 注意：氣源壓力應(yīng)不低于0.4Mpa；連接好氣路后應(yīng)檢查是否漏氣。 4電路連接： 用儀器專用電纜線按主機電器部件后面板上的標識與各相應(yīng)的插座連接。 5樣品管連接： 將四支樣晶管(無論是空管或是裝有煤樣的實管)，裝上螺帽及密封壓環(huán)后連接至相應(yīng)的接頭處，同時檢查是否漏氣。 6儀器的啟動步驟： （1）供氣與檢漏 儀器安裝后，首先通載氣和吸附氣，并檢查各接頭處，特別是安裝過程中初次連接的部件接頭處是否漏氣。簡單的檢漏方法是在各接頭處涂抹檢漏液(十二烷基硫酸鈉溶液或皂液)，視其是否有氣泡出現(xiàn)，若有則說明該處漏氣，可適當擰緊螺帽或更換密封壓環(huán)重新安裝擰緊、檢