安全工程专业实验指导书-修订版.docx
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1、安全工程专业实验指导书安全工程实验室编制目录一流体力学2实验一雷诺实验(验证性实验)2实验二流体力学综合实验(1)(综合性实验)4实验三流体力学综合实验(2)(综合性实验)6二职业卫生技术9实验四有毒气体浓度的测定(设计性实验)9实验五工作场所气象条件检测(综合性实验)12实验六声级计的使用作业噪声监测(综合性实验)14三防火防爆18实验七粉尘爆炸特性测定(综合性实验)18实验八闪点测试实验(验证性实验)20实验九可燃气体报警器的应用(演示性实验)25四电气安全28实验十静电测试实验(验证性实验)28五安全人机工程32实验十一反应时间测定(验证性实验)32实验十二闪光融合频率值的测定(验证性实
2、验)34实验十三动作反应时间测定(验证性实验)37实验十四作业环境和作业功效相互影响关系测定(综合性实验)40六工业通风与除尘41实验十五粉尘真密度和粒度分布测量(验证性实验)41实验十六通风管路断面风速及风量测定(综合性实验)44七安全检测与监控47实验十七物位检测与控制(设计性实验)47八锅炉压力容器52实验十八超声波测厚及探伤实验(综合性实验)52一流体力学流体力学是一门主要技术基础课,实验教学是本课程的重要环节,让学生掌握流体流动的基本原理,基本计算方法,加深和验证所学的理论,具备解决流体工程实际问题和开展这方面研究的工作能力,初步培养学生的动手能力。实验一雷诺实验(验证性实验)一、实
3、验目的观察流体在管道中的流动状态,并测定各流态的雷诺数,下临界雷诺数及层流状态下的速度分布。二、实验原理流体在流动时,有两种不同的流动形态、即层流和紊流,其开始转变时的界限,可由雷诺数加以判别,表达式:y式中V液体在管中的流速(米/秒)d实验管段的内径(米)一液体运动粘性系数(米2/秒)水的运动粘度系数与温度的关系查表得知。三、实验内容1 .观察流体在管道中的流动状态2 .观察几种状态下的雷诺数3 .测定下临界雷诺数4 .观察层流状态下的速度分布四、应用的仪器设备温度计,秒表,IOoOmI的玻璃量杯,五、实验步骤1 .微开自来水进水阀门L,使水箱进水,并保证有适当的溢流,这时水箱水位能维持稳定
4、。2 .全开玻璃管阀门C,待管中空气全部排走后,微开颜料水阀F,使颜料水流入实验管。管中的颜料和水流迅速混合、此时液流为紊流状态,慢慢关闭实验管阀门C,观察实验管中的水流情况.3 .当看到实验管中的颜料水刚出现一条细的线流时,此时即为由紊流转变为层流时的下临界状态,在每一状态下用量杯、秒表及温度计测定此时的流量及水的温度。求出相应的雷诺数。4 .关闭实验管阀门C,用手挤压颜料水阀门的细管二到三下出,使颜料水在一小段管内扩散到整体段面,然后在微微打开实验管阀门C,使关内呈层流状态,这时可看到水在层流流动时呈抛物线状,演示出管内水流流速的分布.5 .再打开实验管阀门C,使实验管中的水流再变成紊流形
5、态,重复步骤2、3、4共4次六、数据整理及计算1.根据测得的水温由(水的粘滞系数表)查出水的运动粘度系数(米2/秒)2平均流速u(米/秒)=QA式中:Q为流量,A为实验管的面积。3 .由Re=.d计算雷诺数式中:d实验管的直径(mm)4 .根据实验数据和计算结果,可绘制出雷诺数与流量的关系曲线图,不同的温度,其曲线的斜率不同。6(HKI,4(MK)2000.2468K)Qxl(,(m7s?实验数据表实验次数实测项目计算项目液体体积(m3)时间(s)水温(eC)流量(m3s)平均流速(ms)管径(mm)粘性系数(m2s)Re1234七、问题讨论1 .层流和紊流的两种外观表现是怎样的?2 .破坏层
6、流的主要物理因素是什么?实验二流体力学综合实验(1)(综合性实验)流体力学实验台时多用实验装置,利用这种实验装置可以进行下列综合性试验。主要包括以下三个方面:根据流体力学中的伯努力方程,掌握测量流体流速的原理;管道沿程阻力系数的测定;阀门局部阻力系数的测定。能量方程实验一、实验目的1 .观察流体流经实验管时的能量变化情况,并对实验中出现的现象进行分析,从而加深对能量方程的理解2 .掌握一种测量流体流速的原理二、实验原理根据液体稳定渐变流动的能量方程:z-+y-=-y-+-2V2g2g三、实验内容1 .掌握用皮托管测定能量方程试验管不同断面的液柱高度。2 .学会用计量水箱和秒表测量流体的流量。3
7、 .学会绘制某一流量下测压管水头线和总水头线。4 .掌握运用能量方程进行分析、解释某一测点各能头的变化规律。四、实验仪器在流体力学综合试验台中,能量方程试验部分涉及的有:高位水箱雷诺试验管和阿门能量方程试验管和阀门孔板流量计管和阀门水泵测压板计量水箱等秒表温度计与本试验无关的阀门要关闭,以免分流。五、实验步骤1 .打开水泵和上水阀门使水箱注满水,全开出水阀14、27、28,保持有少量溢流。2 .调节阀门28至一定开度,用皮托管测流速的方法,测定能量方程试验管的四组测压管中各个测压管的液往高度,并用计量水箱和秒表测流量。并重复步骤2,将实验数据记录下表一中。3 .根据实验数据和计算结果,绘制出某
8、一流量下速度水头线和总水头线(见下图)4 .运用能量方程式进行分析,解释各测点各能头的变化规律。实验数据表液测柱卢亡IIIIIIIV左右左右左右左右总水头mm(速度水头+压力水头)mm速度水头mm断面距中心线高度mm能量损失h.2六、问题讨论当管路系统的流量不变时,管路位置改变,能否应响测压管水头线和总水头线。实验三流体力学综合实验(2)(综合性实验)(一)管道沿程阻力试验一、实验目的1测定流体稳定地在等直管道中流动时的能量损失情况。2掌握管道沿程阻力系数的测定方法。3了解阻力系数在不同流态,不同雷诺数下的变化情况。二、实验原理流体流经管路时,由于阻力必然产生损失,沿程阻力产生的水头损失称沿程
9、水头损失hf.,其表达式为:ht=Ld.22g=2g.dL2.hf式中:hf一沿程水头损失;g一重力加速度;一沿程阻力系数;一断面的平均流速;d一沿程试验管的直径为21.5mm;1.一沿程试验管两侧点的距离为117mm;在实验中,测出流体以各种速度流经一定长度的某种直径的管道时的沿程压头损失,并计算出与这些流速相应的雷诺数Re值,就可得出某种程度管道的阻力系数与雷诺数Re的关系。在不同流速时雷诺数Re的值为:Re=.dv三、实验设备及仪器在综合试验台中,沿程阻力试验涉及的仪器有上水阀门水泵,计量水箱沿程阻力试验管及进出水阀门孔板流量计试验管及出水阀门秒表、温度计6与本试验无关的阀门要关闭,以免
10、分流。四、实验步骤1 .打开水泵和上水阀门使水箱注满水,并有少量溢流,慢慢打开管道1的左右阀门,及孔板流量计管道的右侧阀门。并保持水箱有少量溢流。2 .调节沿程阻力管道的各有关阀门,待压差稳定后,读取有关数据,同时测流量。重复步骤2,共4次,用不同的流量进行测试。3 .数据的整理和分析见表并绘制阻力系数与雷诺数之间的关系曲线实验数据表测项流量测压管指示沿程阻力系数雷诺数Re水量m3时间S体积流量m3s平均流速m/s左侧Cm右侧Cm沿程阻力hfI234510IgRe-IglO(U关系曲线五、计算步骤1 .平均流速U=里(米/秒)血一2 .沿程阻力损失hf3 .沿程阻力系数4 .雷诺数Re=六、讨
11、论问题1 .沿程水头损失与那些影响因素有关?2 .将实验得到的I、Re值标注教材中的莫迪图上,分析I、Re和敏的关系。(二)阀门局部阻力实验一、实验目的测定流体流经某阀件时的局部阻力,并求出该阀件的局部阻力系数同时了解局部阻力系数在不同流态,不同雷诺数下的变化情况。二、实验原理实际液体运动,在管道中阀件的局部位置所造成的对流动的障碍或干扰而产生的附加阻力,称局部阻力也,其表达式为:式中局部阻力系数;V产生局部阻力后管中的平均流速(米/秒);g重力加速度,9.8米/秒2于是可得局部阻力系数的计算公式:三、实验设备及仪器1阀门局部阻力试验涉及的仪器同(沿程阻力试验1,2,4,5)2 .局部阻力试验
12、管及进、出水阀门;3 .与本试验无关的阀门要关闭,以免分流。四、实验步骤1 .试验管5上的阀门为被测阀门,压力损失信号由导压管引入压差板,所指示的液柱差即即为流体流经阀门时的能量损失。2 .调节不同流量,把测得不同流量下的能量损失及有关数据记入下表中,进行计算后,可获得阀门的阻力系数及其与雷诺数的关系图。实验数据表测、项流量及流速测压管指示沿程阻力系数雷诺数Re水量m3时间S体积流量m3s平均流速m/s左侧Cm右侧Cm损失阻力历I234五、注意事项用压差计测量能量损失时,由于压差不稳定而容易产生误差.特别是在小流量、小压差下误差会更大,因此要多作儿组数据才能准确。实验时,开关阀门要缓慢使用,否
13、则紊流状态会提前出现,从而影响实验效果。六、讨论问题1.局部水头损失是如何产生的?二职业卫生技术实验四有毒气体浓度的测定(设计性实验)有毒气体浓度的测定方法主要有:简易快速法、比色测定法和仪器分析法。其中简易快速法包含显色试纸法、显色溶剂法和检气管法。本课程实验现可开设检气管法(采用LP-1200型手泵和适宜检测管测量不同气体的浓度)、比色测定法(采用分光光度计进行分析检测)、仪器分析法(采用气相色谱仪对采样气体进行分析)。一、实验目的1.掌握至少两种有毒、有害气体的检测原理和方法;2 .掌握查阅和使用职业卫生标准工作场所有害因素职业接触限值(GBZ2-2002)和有毒作业分级(GB12331
14、-90);3 .培养学生根据毒物性质独立选择和配置液体吸收剂和显色剂的能力和方法;4 .训练学生独立设计、安装实验平台、确定实验方案和进行实验的能力;5 .培养和训练学生误差分析和数据处理能力。二、实验原理1 .检气管法:当含有某种有毒气体或蒸气的空气通过检气管时,指示胶的颜色发生变化,根据颜色的深浅或变色柱的长短与标准比色板或浓度标尺进行比较,以此来测定空气中有毒物质的含量。2 .比色测定法:用一定量的吸收液来采集一定量空气中的有害气体或粉尘,通过分光光度计对吸收液的比色分析反算出空气中有毒气体或粉尘的浓度。3 .气相色谱仪器分析法:利用试样中各组份在气相和固定液液相间的分配系数不同,当汽化
15、后的试样被载气带入色谱柱中运行时,组份就在其中的两相间进行反复多次分配,由于固定相对各组份的吸附或溶解能力不同,因此各组份在色谱柱中的运行速度就不同,经过一定的柱长后,便彼此分离,按顺序离开色谱柱进入检测器,产生的离子流讯号经放大后,在记录器上描绘出各组份的色谱峰,即可得到该组分浓度变化的信号。三、实验仪器1 .检气管法:LP-1200型手泵/检测管、秒表2 .比色测定法:采样装置一套(采样嘴、前处理装置、液体吸收瓶、流量计、温度计、真空泵)、显色剂及相应实验瓶、分光光度计。3 .气相色谱仪器分析法:GC-4003A-1型气相色谱仪、GlOl氢气发生器、G103空气发生器、氮气钢瓶。四、实验教
16、学过程1 .学生选择实验测试方法;2 .学生根据所选方法查阅资料;3 .拟订实验方案,包括实验目的、基本实验设备和药品、基本实验步骤、实施步骤,由指导教师审批后形成详细的实验计划;4 .选择适当仪器、组装实验仪器;5 .进行条件实验,确定好的实验条件;6 .教学实验,测定可靠的实验数据;7 .处理数据、进行误差分析;8 .撰写实验报告。五、数据记录和整理1.检气管法数据记录表气体名称温度()抽气时间(min)抽气体积(ml)抽气次数(n)气依K浓度(ppm)(mgm3)2.比色测定法数据记录表标准溶液造区Rml=100ug);试样取IOml用标准曲线方法测定。标准溶液曲线(Ug)0204060
17、80100标准溶液消光度样品1#消光度样品2#消光度样品3#消光度计算:样品浓度(ugml)=(试样消光度对应的标液浓度)/(取试样体积)3.气相色谱仪器分析法数据结果由A5000气相色谱工作站打印。六、问题讨论1 .氢气作载气为什么比用氮气作载气的灵敏度高?2 .气相色谱法简单分析装置流程是什么?3 .一般选择载气的依据是什么?气相色谱常用的载气有哪些?4 .载气为什么要净化?应如何净化?5 .试样的进样方法有哪些?七、实验报告的具体要求1. 书写认真、清楚;2. 独立完成实验报告;3. 记录标木上所能观察到的特征,严禁抄袭课本上的内容;4. 按时上交实验报告。附件气相色谱仪操作规程1 .打
18、开稳压电源;2 .打开氮气阀,打开净化器上的载气开关阀,然后检查是否漏气,保证气密性良好;3 .调节总流量为适当值(根据刻度的流量表测得);4 .调节分流阀使分流流量为实验所需的流量(用皂膜流量计在气路系统面板上实际测量),柱流量即为总流量减去分流量;5 .打开空气、氢气开关阀,调节空气、氢气流量为适当值;6 .根据实验需要设置柱温、进样口温度和FID检测器温度;7 .打开计算机与工作站:8 .FID检测器温度达到150以上,按FIRE键点燃FID检测器火焰;9 .设置FID检测器灵敏度和输出信号衰减;10 .待所设参数达到设置时,即可进样分析;11 .实验完毕后,先关闭氢气与空气,用氮气将色
19、谱柱吹净后关机。色谱条件12 气化室温度(120Co)13 柱箱温度(125Co)14 检测器温度(125Co)15 桥电流(20OmA)16 载气流速(50100mlmin)17 衰减(1/2)18 记录纸速(30OmmZh)注意事项1 .氢气发生器液位不得过高或过低;2 .空气源每次使用后必须进行放水操作;3 .进样操作要迅速,每次操作要保持一致;4 .使用完毕后须在记录本上记录使用情况。实验五工作场所气象条件检测(综合性实验)热强度对人体的影响与因劳动所产生的代谢热量有关,也与环境和人体间的传热情况有关。体内的热负荷是由于代谢热引起的,环境气象条件可详细分解为空气温度、风速、空气湿度和辐
20、射热(平均辐射温度)四个因素。一、实验目的1、掌握湿球黑球温度指数仪的使用方法。2、掌握MR-3A型辐射热计的使用方法。3、了解工作场所气象条件对人体的危害。二、基本原理湿球黑球温度(WBGT)指数是用来评价高温车间气象条件的,它综合考虑空气温度、风速、空气湿度和辐射热四个因素。WBGT是由黑球、自然湿球、干球三个部分温度构成的。其中黑球温度读数受空气温度、辐射热和风速的影响,自然湿球温度受空气温度、风速、辐射热和空气湿度的影响。学者们经过长期实验研究,认为这三个读数按照下列方法综合计算时,所得的结果可以比较正确地反映工作地点的气象条件。WBGT指数的计算方法如下:在室内和室外无太阳辐射热时W
21、BGT=O.7鼠,+0.3%在室外有太阳辐射热时VraGT=O.7%+0.24+0/式中:乙卬为自然湿球温度,;4为黑球温度,;。为干球温度,C。计算各参数时,还应考虑到随时间和空间的变化而采取其平均值。MR-3A型辐射热计是新研制的又一种热辐射测试仪器,符合GB420(M997高温作业分级标准。它除了可以直接测出辐射热强度、辐射热测头内表面温度、空气温度之外,还可以间接测出定向平均辐射温度,又可以近似的代替黑球温度计来测量环境的平均辐射温度,避免了同时测量风速和气温的麻烦,并且更为快捷。三、实验仪器湿球黑球温度指数仪,MR-3A型辐射热计四、实验步骤(一)湿球黑球温度指数仪(1)将湿球黑球温
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