大容器内水沸腾放热实验装置压力容器操作指南

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作者：管理员发布时间：2025-05-07 09:50:57

在热能工程与传热学的研究和教学实践中，大容器内水沸腾放热实验是探究沸腾换热规律的重要手段。MYR-27B大容器内水沸腾放热实验装置通过模拟水在压力容器内的沸腾过程，帮助研究人员和学生观察沸腾现象、测定相关参数并绘制沸腾曲线。为确保实验安全、高效、准确地开展，特制定本操作指南，对实验装置的操作流程与注意事项进行详细说明。
一、操作前准备
（一）设备检查
1.外观检查：仔细查看不锈钢台架及控制屏是否存在变形、裂缝等损坏情况，确保其结构稳固。检查玻璃容器表面有无裂痕、划痕，若发现破损，应立即更换，避免在实验过程中发生破裂导致液体泄漏。
2.部件连接检查：确认可上下移动的试件本体安装牢固，与电路连接正常；检查可控硅低电压大电流可调稳压整流器、标准电阻、分压箱、转换开关等电气部件之间的接线是否正确，有无松动或裸露的导线，防止出现短路或漏电现象。同时，检查热电偶热端和冷端的连接是否紧密，确保温度测量的准确性。
3.冷却系统检查：查看冷却管是否畅通，有无堵塞或弯折情况。开启冷却系统的风冷装置，检查风扇运转是否正常，确保设备在运行过程中能够有效散热。
4.辅助设备检查：检查辅助电加热器的功率设置是否符合要求，确认其工作状态正常。同时，检查实验所需的其他辅助设备，如温度计、压力表等是否完好且经过校准。
（二）实验材料准备
1.水的准备：准备足量符合实验要求的蒸馏水或去离子水，避免水中杂质影响实验结果。将水缓慢倒入玻璃容器中，注意水位不要超过容器容积的 80%，以防止沸腾时液体溢出。
2.试件准备：根据实验需求，选择合适的不锈钢薄壁试件，确保其表面清洁、无油污和氧化层。若试件表面存在杂质，可用酒精或丙酮进行擦拭清洁。
（三）电源检查
1.确认输入电源为单相 AC220V±10%、50Hz，使用万用表测量实际输入电压，确保其在规定范围内。检查电源插座和电源线是否完好，无破损或老化现象。
2.检查高频低压直流电源的设置，确保电流调节范围为 0 - 100A，电压调节范围为 0 - 12V，输出方式可在稳流限压、稳压限流之间切换。同时，检查电压、电流表显示是否正常，如有异常，应及时进行校准或维修。
二、设备启动
（一）开启控制屏电源
1.打开不锈钢台架上控制屏的总电源开关，此时控制屏上的指示灯亮起，显示设备已接通电源。
2.检查控制屏上的智能温度控制仪表和高精度 PID 调压模块电路是否正常启动，观察仪表显示是否清晰、准确，如有异常提示，应立即停止操作并检查原因。
（二）启动辅助电加热器
1.在控制屏上找到辅助电加热器的控制开关，将其打开。设置辅助电加热器的功率为 1.5KW，开始对玻璃容器内的水进行预热。
2.观察智能温度控制仪表，实时监控水温的变化。在预热过程中，注意观察水的状态，当水温接近沸点时，准备启动试件本体进行实验。
（三）调整试件本体位置
1.通过控制装置将可上下移动的试件本体缓慢降至玻璃容器内合适的位置，确保试件与水面充分接触，且不会与容器壁发生碰撞。
2.根据实验要求，调整试件本体的高度和角度，使其处于最佳实验状态。调整完成后，锁定试件本体的位置，防止在实验过程中发生移动。
三、运行与控制
（一）调节电加热功率
1.使用可控硅低电压大电流可调稳压整流器，通过调节旋钮或控制按钮，改变输出电流和电压，从而调整试件的热负荷。根据实验设计，逐步增加或减小电加热功率，每次调整后等待一段时间，使系统达到稳定状态。
2.在调节电加热功率时，密切关注电压、电流表的显示数值，确保电流不超过 100A，电压不超过 12V，避免设备过载损坏。同时，观察智能温度控制仪表，记录试件表面温度的变化情况。
（二）观察沸腾现象
1.随着电加热功率的增加，仔细观察玻璃容器内水的沸腾现象。注意水泡的生成、发展和破裂过程，建立对水泡状沸腾的感性认识。记录不同热负荷下沸腾现象的特征，如气泡的大小、数量、上升速度等。
2.观察过程中，若发现沸腾现象异常，如出现剧烈飞溅、噪音过大等情况，应立即降低电加热功率，检查原因并进行调整。
（三）温度与数据监测
1.利用智能温度控制仪表（PID 调节控温，精度 ±0.2℃）实时监测试件表面温度和水的温度。每隔一定时间记录一次温度数据，确保数据的准确性和完整性。
2.通过标准电阻、分压箱和转换开关等设备，测量不同工况下的电加热功率。根据测量数据，结合试件表面温度，计算沸腾换热系数。在测量和计算过程中，严格按照操作规程进行，避免误差的产生。
四、数据记录与处理
（一）数据记录
1.设计详细的数据记录表，记录实验过程中的各项参数，包括实验时间、电加热功率、试件表面温度、水的温度、沸腾现象描述等。确保数据记录准确、清晰，不得随意涂改。
2.在记录数据时，要做到及时、同步，避免因时间间隔过长导致数据遗漏或不准确。对于异常数据，应进行标记并注明原因。
（二）数据处理
1.根据记录的数据，计算不同工况下的沸腾换热系数。运用传热学相关公式和原理，对数据进行分析和处理。
2.以电加热功率为横坐标，沸腾换热系数为纵坐标，绘制大容器内水泡状沸腾区的沸腾曲线。在绘制曲线过程中，要注意数据的准确性和图形的规范性，确保曲线能够真实反映沸腾换热规律。
五、设备关闭与维护
（一）设备关闭
1.实验结束后，首先将电加热功率调至最小，然后关闭可控硅低电压大电流可调稳压整流器和辅助电加热器的电源开关。
2.关闭控制屏的总电源开关，断开输入电源。等待设备冷却后，将试件本体从玻璃容器中取出，清理容器内的水，并妥善保管试件和其他实验部件。
（二）设备维护
1.定期对设备进行清洁，使用干净的湿布擦拭不锈钢台架、控制屏和玻璃容器表面，保持设备整洁。避免使用腐蚀性清洁剂，防止损坏设备表面。
2.检查电气部件的连接情况，如有松动或氧化现象，及时进行紧固和清洁。定期对热电偶进行校准，确保温度测量的准确性。
3.检查冷却系统的风冷装置，清理风扇叶片上的灰尘，确保散热效果良好。如发现风扇运转异常，应及时进行维修或更换。
4.对设备进行定期保养和维护，按照设备使用说明书的要求，对关键部件进行检查和更换，确保设备的性能和安全性。
六、安全规范
1.人员安全：实验操作人员必须经过专业培训，熟悉设备的操作流程和安全注意事项。在实验过程中，必须穿戴好防护用品，如防护手套、护目镜等，避免烫伤和触电。
2.设备安全：严格按照设备的技术参数和操作规程进行操作，不得超范围使用设备。定期对设备进行检查和维护，及时发现和排除安全隐患。在设备运行过程中，如发现异常情况，应立即停止实验，切断电源，并进行检查和处理。
3.环境安全：实验场所应保持通风良好，避免因水蒸汽积聚导致环境湿度过高。实验结束后，及时清理实验现场，保持环境整洁。妥善处理实验产生的废水和废弃物，避免对环境造成污染。