Лабораторный стенд «Теплотехника и термодинамика» предназначен для проведения лабораторных работ по курсу «Теплотехника и термодинамика» в средних специальных и высших учебных заведениях.
Учебный стенд представляет собой рамное основание, выполненное из металлического профиля покрашенного порошковой краской. Рамное основание имеет поворотные колесные опоры с тормозами и на нем монтируется блок управления стендом, гидравлическая и пневматическая системы.
Блок управления, выполненный из металлического профиля с корпусом из ABS пластика, белого цвета с текстурой «шагрень», для обеспечения устойчивости к царапинам, сколам и другим повреждениям, возможным при длительной эксплуатации стенда. Блок прикручен к раме стенда на винтах для удобства демонтажа в случае гарантийного ремонта. Все надписи и обозначения на лицевой панели выполнены с помощью цветной термопечати.
Гидравлическая система имеет в своем составе два контура: контур горячей воды и контур холодной воды.
В состав гидравлической системы входят следующие устройства:
— Электрический котел (температура теплоносителя до 85°С, электропитание 220В, 50Гц). На входе и выходе электрического котла установлены датчики температуры. Датчики подключаются к измерительной системе стенда.
— Реле давления.
— Циркуляционный насос горячего контура.
— Циркуляционный насос холодного контура.
— Накопитель для холодной воды.
— Группа безопасности.
— Датчик температуры воды холодного и горячего контура.
— Датчик расхода воды горячего и холодного контура.
— Вентили для регулирования расхода в горячем и холодном контурах.
— Запорная арматура для изменения направления потоков жидкости.
В состав пневматической схемы входят:
— Воздушный компрессор с ресивером и регулятором давления.
— Датчик температуры воздуха.
— Датчик расхода воздуха.
— Датчик давления.
— Запорная арматура.
Для выполнения работ в комплекте со стендом поставляются лабораторные модули. Они подразделяются на модули, подключаемые к гидравлической системе, пневматической системе и модули подключаемые к блоку управления.
Гидравлические модули:
1. Теплообменник «труба в трубе».
Наружная труба выполнена из полипропиленовой трубы для снижения потерь тепла, и что соответственно увеличивает точность выполняемых лабораторных работ. Внутренняя труба теплообменника выполнена из не корродирующего материала. Теплообменник «Труба в трубе» имеет подсоединение к гидравлической магистрали при помощи быстросъемных соединений.
2. Пластинчатый теплообменник.
Паянный пластинчатый теплообменник, состоящий из 20 пластин с площадью теплообмена пластины – 0,0117 м2. Теплообменник подсоединяется к гидравлической магистрали при помощи быстросъемных соединений.
3. Поворотный металлический цилиндр.
Модуль для определения коэффициента теплоотдачи при свободном движении омывающей среды представляет собой трубу, диаметром 54 мм. Труба располагается на поворотном основании, позволяющем изменять угол наклона трубы от 0 до 900, и фиксировать её в выбранном положении. Температура стенок трубы определяется с помощью датчика температуры. Модуль подключается к системе горячего контура при помощи быстросъемных соединений.
Пневматические модули.
4. Суживающееся сопло.
Модуль для изучения адиабатического истечения газа представляет собой цельную деталь, выточенную из дюралюминия длинной 64 мм, диаметр входного сечения сопла составляет 5,4 мм, выходного 2 мм. Для исследований, на сопле имеются датчики давления.
5. Модуль для определения вязкости воздуха.
Модуль выполнен в виде насадка в котором установлена капиллярная трубка длинной 230 мм и сечением 0,35 мм, а также насадок имеет вывод для подключения датчика давления. Модуль подключается к пневматической системе при помощи быстросъемных соединений.
Самостоятельный модули.
6. Печь для изучения теплопроводности материалов.
Модуль представляет собой лабораторную печь, выполненную из ABS пластика. На дне печи установлена пластина площадью 14,4 см2, которая нагревается. Модуль оснащен датчиками температуры. В комплект также входят исследуемые образцы: резина, капролон, пенопласт разной толщины.
7. Трубопровод для исследования теплопередачи.
Модуль состоит из медной трубы диаметром 54 мм и длиной 600 мм. На которой установлено 4 датчика температуры. Показания датчиков отображаются на дисплее блока управления. Для безопасности, труба помещена в оцинкованный кожух диаметром 100 мм. Пространство между медной трубой и кожухом заполнено теплоизолирующей ватой. Для измерения температуры и скорости воздуха в комплекте поставляется термоанемометр.
8. Калориметр для изучения теплоемкости воздуха.
Модуль представляет собой герметичный калориметр, выполненный из непрозрачного акрила. В калориметре установлен нагреватель и датчик температуры. В верхней части калориметра имеется вывод для подключения датчика давления.
Микропроцессорная система предназначена для управления модулями стенда, связи с компьютером, сбора и обработки данных. Система построена на базе 32-х разрядного микроконтроллера с архитектурой ARM.
Протокол обмена LCPE (LAB Communication protocol Engineering), это универсальный протокол, позволяющий легко организовать обмен данными и управление различными модулями из программного комплекса ELAB.
Связь с компьютером осуществляется по интерфейсу USB имеющему гальваническую развязку для защиты порта компьютера.
При подключении к ноутбуку измерительная система работает под управлением программного комплекса ELAB. Программное обеспечение выводит данные в графическом виде, а также сохраняет их для дальнейшей обработки в табличном и графическом виде.
Программный комплекс ELAB имеет свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ на интеллектуальную собственность, выданное Федеральной инспекцией.
Программный комплекс ELAB предназначается для управления источниками питания, регистрации данных от измерительных приборов и датчиков, а также дальнейшей обработки и сохранения в различных форматах результатов экспериментальных исследований в окне программы на экране компьютера. Программный комплекс ELAB при каждом запуске автоматически определяет активный COM порт подключения оборудования, с его подсветкой во всплывающем окне. Доступные модули управления выполняются в едином стиле. Инструменты программы позволяют в реальном времени управлять аппаратной частью установки: источниками питания, функциональными генераторами сигналов, преобразователями частоты, тиристорными регуляторами и др. Управление блоками реализовано максимально приближённо к управлению реальной установкой. Задание значений параметров блоков осуществляется с помощью виртуальных энкодеров, позволяющих легко и быстро установить требуемую величину в доступном диапазоне значений. Управление возможно, как с помощью клавиатуры, так и манипулятором «мышь», а также с помощью виртуальной клавиатуры для планшетных устройств. Комплект программного обеспечения ELAB осуществляет возможность программировать модули управления. Для этого пользователь составляет программный код на внутреннем понятном макроязыке.
Доступные модули индикации программы позволяют выводить на экран ноутбука, данные от измерительных приборов, датчиков и другого оборудования, которым снабжена лабораторная установка. Для удобства восприятия, основные виртуальные приборы выполнены в привычном для пользователя аналоговом варианте.
