Федеральная программа развития образования
Информационное обеспечение индустрии образования

Аппаратно-программные и инструментальные средства поддержки и сопровождения учебного процесса и научных исследований

Лабораторный стенд по изучению гидродинамики и теплообмена при течении жидкости в трубах
Автоматизированный лабораторный практикум удаленного доступа (АЛП УД)

Назначение и область применения

Стенд предназначен для изучения гидродинамики и теплообмена при течении жидкостей в трубах, методики зондовых измерений в потоках жидкости и т.д. В настоящее время, стенд подготовлен для проведения автоматизированных лабораторных работ по измерению локальных коэффициентов теплоотдачи при турбулентном течении жидкости (воды) в круглой трубе в рамках курса тепломассообмена различных специальностей. Может использоваться в средних и высших технических учебных заведениях на кафедральном, факультетском, институтском уровне. Предполагается использование стенда в федеральной программе Российская студенческая лаборатория и международной программе Всемирная студенческая лаборатория.

Направление подготовки: Все направления подготовки раздела 550000 «Технические науки» (для бакалавров)

Дисциплина: Экспериментальная теплофизика

ВИРТУАЛЬНАЯ ПАНЕЛЬ СХЕМЫ УСТАНОВКИ: Водяной контур, нагреватель; датчики и исполнительные механизмы.
РЕЖИМНЫЕ ПАРАМЕТРЫ: Расход воды; ток и напряжение через рабочий участок.

Параметры установки

Схема организации удаленного доступа

Возможности и состав

Программно-технические средства стенда за счет использования современных достижений в области телекоммуникации и автоматизации измерений обеспечивают проведение с высокой точностью и степенью автоматизации необходимых измерений и выдачу результатов на компьютеры пользователей в режиме реального времени.
Все измерения осуществляются посредством универсального измерительно-вычислительного комплекса (ИВК), состоящего из:
· коммутатор HP 3497A фирмы Hewlett-Packard;
· мультиметра HP 3455A фирмы Hewlett-Packard;
· IBM-совместимого персонального компьютера с интерфейсной картой GP-IB, выполняющего функции управления и первичной обработки данных.

Специализированное программное обеспечение написано с использованием пакета LabWindows/CVI фирмы National Instruments и обеспечивает проведение автоматизированных лабораторных работ с удаленным доступом. При этом пользователь взаимодействует с реальным стендом посредством его виртуального образа в режиме реального времени. Предусмотрена возможность проведения вторичной обработки экспериментальных данных, создания протокола эксперимента и т.д. Для обмена данными используется протокол TCP/IP. В случае необходимости возможна установка программно-технических средств обмена аудио- (и/или) видеоданными.

Аппаратные требования

IBM-совместимый компьютер типа AT486 66 МГц c 8 МБ оперативной памяти или выше работающий под управлением Windows 3.11 или выше, 2 МБ свободного места на жестком диске, поддержка графического режима 800х600, программное и аппаратное обеспечение для работы в составе сети и поддержки протокола TCP/IP.

Учебный процесс

АЛП содержит всю совокупность средств, необходимых и достаточных для выполнения лабораторного практикума по курсу «Тепло-массообмен»:
• Справку по вопросам теплообмена при течении в трубах;
• Систему контроля знаний;
• Систему удаленного доступа к лабораторному стенду;
• Систему автоматизации измерений математической обработки результатов;
• Выходной электронный протокол.

Объектом изучения является турбулентный поток воды в обогреваемой вертикальной трубе. В ходе практикума задаются различные ре-жимные параметры – расход воды и тепловой поток на стенке рабочего участка. Далее проводятся измерения температуры стенки по всей длине обогреваемой области. Для некоторых характерных режимов в заданном сечении трубы опытного участка проводятся зондовые измерения профиля осредненной температуры потока жидкости.

На основании опытных данных рассчитываются значения местных коэффициентов теплоотдачи по всей длине участка теплообмена. Стабили-зированные значения коэффициентов теплоотдачи сравниваются с расче-тами по формуле Петухова-Кириллова.

На данном экспериментальном стенде автоматизирован процесс измерений. Управление режимными параметрами, а также координатным механизмом зонда осуществляется вручную. При этом в режиме удаленно-го доступа (АЛП УД) обеспечивается аудио-визуальный контакт удаленно-го пользователя с оператором стенда.

Каждый учащийся в соответствии с заданием лабораторного практикума может самостоятельно:
— контролировать заданные режимные параметры стенда,
— проводить измерения температуры стенки и измерения профиля температуры в потоке зондом,
— с помощью системы математической обработки произвести необхо-димый анализ результатов измерений.

Защита лабораторной работы производится в режиме «живого контакта» с преподавателем.

Дополнительная информация в статье: Развитие автоматизированного лабораторного практикума по гидродинамике и теплообмену с возможностью удаленного компьютерного доступа

Скачать/загрузить в формате pdf: CATI_razvitie-alp.pdf (630 KB)