材料工程测试技术

材料工程测试技术1、粉体粒度测试技术（提高产品质量，降低能源消耗，控制环境污染，保护人类的健康）方法：（1）显微镜法原理：对单个颗粒同时进行观察和测量仪器：光学显微镜（2）筛分法不同大小的固体颗粒混合物通过筛面，小于筛孔的颗粒通过筛孔而落下，其余颗粒截留在筛面上，然后排出SFY-B音波振动筛分仪、标准筛（3）光透沉降法光束穿过待测悬浮液，强度受到衰减，测定消光值随时间的变化，即可求出试探的粒径分布NSKC-1光透法粒度分析仪（4）激光法当一束平行的单色光照射到颗粒上时，在傅里叶透镜的焦平面上将形成颗粒的散射光谱，这种散射光谱不随颗粒运动而改变，通过半氏散射理论分析可得出颗粒粒度分布BT-9300H激光粒度仪、超声波仪2、比表面积测试技术（提高化学反应速度，控制生产过程，保证质量或满足某些特定的要求）方法：（1）透气法根据一定量的空气，透过含有一定空隙率和规定厚度的粉体层时所受到的阻力计算勃氏吸附法（2）气体吸附法由吸附等温曲线推导出单分子层吸附量【吸附量（V）对吸附压力（P）作图】连续流动色谱仪3、粉体堆积和流动性能测试技术A、粉体密度测定（制造水泥或陶瓷材料）粉体密度为粉体质量与其真体积之比，采用无孔材料气体容积法：以气体取代液体测定试样所排出的体积浸液法：将粉末浸入在易润湿颗粒表面的浸液中，测定其所排出液体的体积（1）比重瓶法（2）李氏比重瓶法B、粉体流动性能测定（影响粉体的贮存、混合、分离、供料等单元操作）测定参数：休止角、内摩擦角、壁摩擦角测流动性指数：①测休止角（粉体堆积时的自由表面与水平面的夹角）：堆积法②测压缩率：A、B箱紧装与松装密度的差值③测平板角：平板提升刮成一脊形料堆④测凝集率：三层分析筛⑤均一系数：d60/d10粉体摩擦角的测定：剪切法（剪切仪）内摩擦角：将散粒状料堆沿内部的断面切断产生滑动时，作用于此面的剪切力与垂直力之比的反正切（YL线，法雷-范伦丁公式）壁摩擦角：物体层与固定壁面之间的摩擦角（WYL线）4、粉磨测试技术A、Bond球磨功指数的测定（反映出物料粉碎时功耗的大小）方法原理：在专门制造的规格为φ305mmX305mm间歇式球磨机内，按标准程序，在循环负荷率为250%的闭路粉磨过程中进行测定。B、粉磨速度测定（分析粉磨过程、掌握粉碎设备特性和优化控制该过程的重要工具）方法原理：研究粉磨速度是要研究物料颗粒组成随着粉磨时间的变化的关系，颗粒组成的变化可以用在某一标准筛上的物料筛余的减少或用物料比表面积的增加来表示设备：500mmX500mm试验磨或行星球磨机、实验室用小型鄂式破碎机一台、0.08mm方孔筛、天平2台5、除尘系统测试技术（对含尘气体进行收尘和粉尘的回收及再利用）A、流量测定方法一：通过测定气体压力计算流量原理：通过管道中气体的压力的测定计算出气体的流速和流量通过插入管道内的取压管将压力信号取出，在压力计上进行读数。方法二：根据管道弯头处的压差测定流量方法三：在管道入口测流量方法四：局部气流的流量测量①测量瞬时流量的流量计（转子流量计、孔口流量计）②累积式流量计（湿式流量计、干式流量计）B、气体含尘量的测定方法一：利用抽气设备使管道中的含尘气流通过等速取样管，控制在一定的速度下抽入过滤器把尘粒收下，而经过过滤的洁净气流再由流量计计量，然后排入大气。被收下的粉尘进行称量，最后根据流量计上所得的气体流量进行计算。方法二：利用光束通过含尘气流时，光强度发生变化来确定含尘浓度设备：等速取样管，捕尘装置，冷凝、干燥部分，气体计量装置，抽气设备C、旋风除尘器性能的测定（入口风速和气体的含尘浓度对其影响）设备：料斗，电磁振动给料机，集风器，U行管液柱压力计，CLA/-20型旋风除尘器，集灰箱，袋式除尘器，9-19-5型离心通风机，台秤，天平，干燥箱等6、燃料测试技术A、煤的工业分析组成的测试方法：煤的工业分析法原理：热解重量法，根据煤样中各组分的不同物理化学性质控制不同的温度和时间，使其中的某种组分发生分解或完全燃烧，并以失去的质量占原试样的百分比作为该组分的质量百分含量仪器：马弗炉，鼓风干燥器B、煤的发热量的测试方法：氧弹法原理：把一定量的煤样放在充有高压纯氧的密闭弹筒中完全燃烧，燃烧时氧弹置于盛水的内筒中，并被水完全浸没，因此煤燃烧放出的热量通过弹筒传递给水及仪器系统，再根据水温的变化计算出煤样的发热量设备：GR-3500型氧弹式量热计C、煤中硫含量的测定（硫形成的物质会腐蚀管道，污染环境）方法一：燃烧—碘量法原理：将试样在空气流中进行高温燃烧，使煤中各种形态的硫都转化成SO2，然后捕集在0.1%淀粉-盐酸溶液中，使其形成亚硫酸盐，用碘酸钾标准溶液跟踪滴定，按其所消耗的体积计算硫的总量方法二：HT-4A型微机定硫分析仪主要设备：HB-2H型引燃炉，HT-4A型微机全自动定硫分析仪D、油黏度的测定（重油的黏度对装卸、存贮、过滤、输送及雾化均有较大影响）原理：𝐹=𝜂𝐴ⅆ𝑢ⅆ𝑥（𝜂黏滞系数）设备：恩格勒黏度计7、烟气成分测试技术（了解燃料燃烧是否完全，窑和烟道漏风的情况）方法一：化学分析法原理：根据化学试剂能对混合气体进行选择性吸收方法二：热导式分析法（热导仪）原理：利用各种气体具有不同的导热系数的特点方法三：红外线分析法原理：气体对红外辐射能的吸收原理（固定安装式红外自动分析仪）方法四：二氧化锆分析法原理：浓差电池（氧化锆氧量分析器）方法五：热磁式分析法原理；氧气具有较高的磁化率（热磁式氧分析器）方法六：奥氏气体分析器测试烟气组成8、传热过程测试技术A、热流量测试技术（掌握热工设备或热工过程的热量收支情况，利用测量结果校验传热公式的适用范围，作为设计新炉子的参考……）设备：热流计（热导式、辐射式、量热式、热容式）原理：𝑄=𝜆𝛿𝐴(𝑡,−𝑡2)B、导热系数测试技术（合理利用能源，合理地选用保温材料）方法一：圆球法测试散状物料的导热系数原理：导热系数𝜆𝑐𝑝=𝐴+𝐵𝑡𝑐𝑝装置：双水套球测试装置方法二：平板导热系数的测定原理：一维稳定导热仪器：DRP-4W型导热系数测定仪C、对流换热系数测试技术①自然对流换热系数的测定原理：牛顿冷却定律装置：放热管，表面温度计探头，表面温度计，稳压调压器，电压表，电流表②强制对流平均换热系数的测定（设备换热效率的重要指标）原理：流体力学理论，准数关系式：𝑁𝑢=𝑐𝑅exp(𝑛)装置：箱式风洞，电源，试件，流速测量仪表，温度测试仪表D、物体表面辐射率测试技术①热辐射及辐射率测试方法（𝜀=𝐸𝐸0=∫𝐸𝜆ⅆ𝜆∞0𝐶0(𝑇∕100)4）方法：（1）卡计法（稳态、非稳态）原理：把待测试样放入一个四周恒温且内壁涂黑的真空腔内，给试样加热后，或者在稳定态条件下测定试样的热平衡温度和输入功率，或者在非稳态条件下测定试样的降温曲线，再根据能量守恒定律写出热平衡方程式，求出试样的半球全热辐射率。（2）反射率法（热腔反射计，积分球反射计，椭球反射计，抛物面反射计等）原理：把已知强度的能量投射到不透明的待测试样表面求出单色辐射率，进而再求出法向全辐射率。（3）辐射计法原理：在相同的条件下，比较一个辐射吸收面对被测试样和已知辐射率的标准试样热辐射能的大小，从而求出被测试样的辐射率。②固体中法向辐射辐射率的测定原理：以n个物体组成的辐射换热系统中，某个物体的净辐射热量等于该物体表面从其他物体表面吸收的热量减去该物体的本身辐射热量装置：热源腔体，传导腔体，受体腔体……9、硅酸盐工业窑炉热平衡测量（产品质量的高低，质量的好坏，整个热工、工艺系统正常运行）内容：窑外环境大气参数、窑系统内气体参数、窑系统用水参数方法：①明确热平衡体系②进行热平衡测试③数据整理方案：①燃油（气）玻璃池窑②陶瓷工业隧道窑③水泥回转窑10、温度测试技术基本方法：热电阻测温、PN结电压测温、热电偶测温、辐射测温A、高温火焰温度的测试设备：WGG-202型光学高温计原理：内部装有能发光的弧形灯丝，通过调整变阻器可以调整通过灯丝的电流流量，也就调整了灯丝的温度和亮度B、物料温度的测试①玻璃液温度的测量（改进窑体结构，完善操作过程，提高产品产量和质量）仪器：快速微型热电偶，铂铑水冷测温管②水泥窑内物料温度的测量（计算热平衡，分析冷却机热效率）方法：用钨铼热电偶测量立窑高温带温度，用坩埚热电偶测量回转窑物料温度，用袋式测温器测量物料温度，用水量热法测量离冷却机或出立窑的熟料温度③隧道窑内物料温度的测量方法：用组装的测温车测量，用测温三角锥测量11、压力测试技术常用仪表：液柱式压力计、活塞式压力计、弹性式压力计