TW-RG755本生燈法測定火焰?zhèn)鞑ニ俣葘嶒炁_
探索燃燒奧秘：TW-RG755本生燈法測定火焰?zhèn)鞑ニ俣葘嶒炁_
在燃燒學(xué)教學(xué)中，有一種實驗裝置能讓抽象的火焰概念變得直觀可見——它就是TW-RG755本生燈法測定火焰?zhèn)鞑ニ俣葘嶒炁_。
作為職業(yè)院校的老師，我深知理論與實踐結(jié)合的重要性。今天，我想向同學(xué)們介紹我們實驗室新購置的TW-RG755本生燈法測定火焰?zhèn)鞑ニ俣葘嶒炁_，這個設(shè)備在我們?nèi)紵龑W(xué)課程中扮演著至關(guān)重要的角色。
實驗臺的基本組成
TW-RG755本生燈法測定火焰?zhèn)鞑ニ俣葘嶒炁_是一款專為教學(xué)實驗設(shè)計的設(shè)備，它由本生燈、穩(wěn)壓罐、調(diào)壓閥、旋渦氣泵、氣體流量計、U型管壓差計和不銹鋼支架等部件組成。
整個裝置結(jié)構(gòu)緊湊，規(guī)格為1200×500×1400mm，使用220V電壓，功率500W，非常適合在實驗室環(huán)境中使用。
這套設(shè)備的主要任務(wù)是幫助我們測定液化石油氣的層流火焰?zhèn)鞑ニ俣?/span>，讓學(xué)生掌握本生燈法測量的原理和方法。
實驗原理探討
什么是層流燃燒速度呢？簡單來說，它是指氣體在低雷諾數(shù)下，火焰在氣體中呈層流狀態(tài)傳播時的前進速度。這是反映燃料燃燒特性的重要參數(shù)之一。
在本生燈實驗中，我們觀察到的火焰是軸對稱的圓錐形預(yù)混火焰。在穩(wěn)定狀態(tài)下，單位時間內(nèi)火焰前鋒面燒掉的混合氣恰好等于噴口流出的可燃混合氣，利用這一平衡原理，我們就可以確定層流燃燒速度。
具體來說，法向火焰?zhèn)鞑ニ俣扰c可燃混合氣體的物理化學(xué)性質(zhì)密切相關(guān)。本生火焰有內(nèi)焰和外焰兩部分組成。燃燒穩(wěn)定時，內(nèi)焰是靜止火焰的焰面，焰面上任意點的法向火焰?zhèn)鞑ニ俣扰c該點氣流速度對焰面的法向分量相等。因此，測出氣流速度對焰面的法向分量就得到了該點的法向火焰?zhèn)鞑ニ俣?a target="_blank" rel="noreferrer" style="color:#3964FE;transition:box-shadow 0.2s cubic-bezier(0.4, 0, 0.2, 1);border-width:1.71429px 2.85714px;border-style:solid;border-color:rgba(255, 255, 255, 0);margin-left:-3px;margin-right:-3px;text-decoration-line:none;position:relative;">。
實驗教學(xué)方法
在我們的教學(xué)實踐中，通常會安排2學(xué)時的實驗時間。實驗是綜合性的，旨在讓學(xué)生通過親手操作，觀察火焰特性，掌握測定火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊姆椒?a target="_blank" rel="noreferrer" style="color:#3964FE;transition:box-shadow 0.2s cubic-bezier(0.4, 0, 0.2, 1);border-width:1.71429px 2.85714px;border-style:solid;border-color:rgba(255, 255, 255, 0);margin-left:-3px;margin-right:-3px;text-decoration-line:none;position:relative;">。
實驗過程中，我們要求學(xué)生從燃?xì)馀c空氣的混合比例開始，到層流燃燒、湍流燃燒的過程獨立完成。同學(xué)們需要認(rèn)真觀察、調(diào)節(jié)和記錄實驗數(shù)據(jù)，最后通過統(tǒng)計和數(shù)據(jù)處理完成實驗報告。
我們強調(diào)培養(yǎng)學(xué)生觀察與分析現(xiàn)象的能力。比如，讓同學(xué)們注意觀察不同工況下火焰形狀、顏色的變化，以及回火和吹脫等現(xiàn)象。
實驗技術(shù)細(xì)節(jié)
在進行實驗時，我們需要精確測量燃?xì)夂涂諝獾牧髁?/span>。實驗臺配置的氣體流量計范圍為4～7.5m3/h，U型管壓差計測量范圍為1～12kPa。
通過測量氣體流量L和火焰內(nèi)錐高度h，我們可以利用公式計算層流火焰?zhèn)鞑ニ俣萐n：Sn = （Lg + La） / （πr√（r2 + h2））。
其中Lg是燃?xì)饬髁?，La是空氣流量，r是燃燒管半徑，h是火焰內(nèi)錐高度。
實驗中的一個重要內(nèi)容是研究不同燃料百分?jǐn)?shù)下的火焰?zhèn)鞑ニ俣?/span>，掌握油氣比對火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊挠绊懸?guī)律。
教學(xué)價值與意義
TW-RG755實驗臺在我們的教學(xué)中具有不可替代的價值：
它能夠?qū)⒊橄蟮娜紵碚撧D(zhuǎn)化為直觀可見的實驗現(xiàn)象，幫助學(xué)生深入理解火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊母拍?a target="_blank" rel="noreferrer" style="color:#3964FE;transition:box-shadow 0.2s cubic-bezier(0.4, 0, 0.2, 1);border-width:1.71429px 2.85714px;border-style:solid;border-color:rgba(255, 255, 255, 0);margin-left:-3px;margin-right:-3px;text-decoration-line:none;position:relative;">。
通過實驗，學(xué)生可以掌握科學(xué)研究的基本方法，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和數(shù)據(jù)分析能力。
層流燃燒速度是分析和預(yù)測發(fā)動機燃燒性能的關(guān)鍵參數(shù)，對指導(dǎo)學(xué)生理解燃燒系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計有重要意義。
從基礎(chǔ)研究角度看，層流燃燒速度是用來驗證燃燒過程中化學(xué)反應(yīng)機理的重要參數(shù)，是建立健全預(yù)混燃燒數(shù)理模型的重要基礎(chǔ)。
實驗注意事項
在教學(xué)過程中，我特別提醒同學(xué)們注意以下幾點：
-
理解局限：本生燈法雖然簡單易行，但其測量結(jié)果會受到火焰拉伸、壁面冷卻等因素影響，要學(xué)會分析這些因素。
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全面記錄：不僅要記錄數(shù)據(jù)，還要注意觀察火焰結(jié)構(gòu)、顏色變化等細(xì)節(jié)，培養(yǎng)工程實踐中全面考察現(xiàn)象的能力。
結(jié)語
TW-RG755本生燈法測定火焰?zhèn)鞑ニ俣葘嶒炁_是我們?nèi)紵龑W(xué)教學(xué)中一件十分珍貴的設(shè)備。它通過直觀的方式，揭開了燃燒過程的神秘面紗，讓同學(xué)們能夠親手觸摸科學(xué)的真理。
作為職業(yè)教育工作者，我始終堅信“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行”的教學(xué)理念。希望同學(xué)們能夠充分利用這樣的實驗設(shè)備，將課堂上學(xué)到的理論知識與實踐相結(jié)合，為未來的職業(yè)發(fā)展打下堅實基礎(chǔ)。
下次課，我們將一起使用這臺實驗臺進行實際操作，相信同學(xué)們一定會對燃燒學(xué)有更深的理解和感悟。
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