化学实验装置的改进

化学实验装置的改进（精选11篇）

化学实验装置的改进 第1篇

一、对教材中实验装置的分析

教材中“电与热”实验是先将两根电阻不同的镍铬丝和铜丝串联起来, 再将这两根电阻丝分别放入两杯煤油中, 使之对煤油加热, 并用温度计测量并比较两杯煤油升温的情况, 从而得出电热与电阻的关系。这个实验操作复杂, 看到比较明显的现象需要较长的时间, 从而也浪费了更多的电能。

教材对“电与热”实验的研究方法为控制变量法, 但上述实验只能做定性说明, 不能反映Q=I2Rt中各量之间的关系, 特别是电流的平方与热量成正比的关系更是模糊。为了提高实验效果, 我在教学中采用了参考书中提供的自制实验装置。

二、新装置的仪器和器材

烧瓶 (500m L) 三个, 瓶塞上插有细玻璃管, 管后有标尺, 瓶内有电阻丝, 并装满红色煤油, R1=2ΩR2=4ΩR3=2Ω, 引出导线穿过瓶塞与电路连接, 电流表两个, 滑动变阻器 (10Ω) 两个, 低压电源, 开关, 导线, 秒表。装置如图所示。

三、制作时应注意的问题

1. 电阻丝采用新购买的电炉丝, 它发热快, 表面干净无杂质, 尽量不用旧的。因为装置内用的是阻值不同的电阻, 所以所截炉丝的长短也不同。2.电阻丝的阻值一定做准确, 滑动变阻器的位置实验前要调好。3.烧瓶和细玻璃管一定要用同一规格的, 实验前最好用天平测出它们的质量, 特别是烧瓶如果质量差别大, 可以在它的侧面粘贴薄玻璃片, 这样效果更好。

四、实验时应注意的问题

1. 实验前

(1) 检查电路, 电流表调零, 滑动变阻器的连接是否正确, 滑片是否在最大阻值的位置。

(2) 应使玻璃管内煤油处于同一高度, 并且严格检查装置的气密性。

(3) 移动变阻器滑片, 调节好两个电流表的电流, 使两表的示数是I1=1A I2=0.5A。也可以是其他的数据, 但示数要方便计算。

(4) 让学生分析装置的电路并且做出相应电路图。分析图中各电阻的连接关系以及电流、电压的关系。

2. 在实验过程中, 切实把握好准确获取实验数据的最

佳时机, 为学生建立电热、电阻和通电时间的定量关系创造更方便的条件。

接通电源后开始计时, 并按时记录各管煤油上升的高度, 经过反复实验得出最佳计时段为1分钟, 如果时间间隔太短, 煤油上升的高度不大, 容易出现读数困难、不准确, 产生的误差大。如果间隔太长, 造成进度缓慢, 完不成教学任务。

3. 待实验完成后再分析结果。

五、数据分析与结论

1. 时间相同时, 可看到B管煤油上升的高度为A管的2倍, 而B管的电阻恰为A管的2倍, 二者串联电流相等, 说明电流通过导体放出的热量与导体电阻成正比。

2. 时间相同时, 可看到A管煤油上升的高度为C管的4倍, 而A1的电流是A2的2倍, 二者并联电压相等, 说明通电导体发出的热量与电流的平方成正比。

3. 比较不同时间内同一导体所在管内的煤油上升的高度, 可看出通电时间加倍, 上升的高度也加倍, 说明通电导体发出的热量与通电时间成正比。

4. 各物理量取国际单位, 就有Q=I2Rt成立的结论。

摘要：现行教材中“电与热”的实验操作复杂, 不易观察;经改进后, 操作方便, 用时缩短。

皮带输送机清扫装置的改进措施 第2篇

皮带输送机清扫装置的改进措施

皮带输送机由机架、驱动装置、滚筒、托辊、输送带、张紧机构、清扫装置等组成。皮带输送机因具有结构简单、设计制造成本低；运行稳定、故障少、易维护；输送距离长、效率高、能源消耗少；通用性强、扬尘和噪声低等优点，广泛应用于烟草、冶金、煤炭、水电等行业。

1、存在问题

烟草制丝线上烟片、烟丝、梗丝等物料输送主要采用皮带输送机。这些轻质散状物料及碎末在增温增湿、加料、回潮、加香等工艺加工过程中极易粘附到输送带上，输送带清扫装置就是靠清扫刷的旋转来清除皮带面上的粘附物，保持输送带清洁的机构。清扫装置存在清扫刷易板结掉渣，清扫效果差，清洗、拆卸维修困难的问题。

原清扫装置的清扫刷轴为整体结构，清扫刷套进轴上后用顶丝固定，轴两端分别用紧固在机架两侧的球面调心带座轴承支承，轴的传动端和皮带输送机传动滚筒间采用链条传动，转动的清扫刷和皮带回程运动方向相反，有利于清除。拆卸清扫刷时，由于清扫刷轴为通轴，需要将链条、螺栓、轴承、顶丝等卸下，费时费力。

2、改进措施

将整体式清扫刷轴改为三段式结构，快装式清扫刷轴的结构见图1。

1.固定轴承座;2.轴套;3.轴承;4.传动轴;5.轴用挡圈;6.孔用挡圈;7.带孔平键;8.销;9.带销轴头;10.钢管;11.清扫刷;12.轴头;13.轴;14.推力轴承巧;15.滑动轴承座;16.锁紧螺母;17.套;18.六方柱19.沉头螺钉;

20.碟形弹簧;21.固定支座;22.螺母

图1 快装式清扫刷轴结构

钢管10和带销轴头

9、轴头12间焊接构成了快装式清扫刷轴的拆卸段，清扫刷1用顶丝固定。传动轴4用轴承3及轴套

2、轴用挡圈

5、孔用挡圈6固定在轴承座1上。传动轴4的一端安装链轮，链轮通过平键带动传动轴4旋转；传动轴4的另一端加工有锥形定位孔和径向槽，带销轴头9的一端相应加工出锥形头和径向槽，传动轴4与带销轴头9靠锥面配合，销8固定的平键7插人轴4的径向槽内从而驱动清扫刷旋转。轴13可随滑动轴承座15在固定支座21内滑动，碟形弹簧20产生的轴向弹力顶紧清扫刷轴。六方柱18和螺母2焊接为一体。沿逆时针扳动六方柱18将碟形弹簧20卸载，轴13随滑动轴承座15向左移动，顶紧的清扫刷轴松开，从而可以快速卸下清扫刷轴。安装清扫刷轴时，先将带销轴头9插进传动轴4的定位端，轴头12和轴13对正后顺时针扳动六方柱18顶紧清扫刷轴，实现清扫刷轴的快速安装。

快装式清扫装置的缺点是结构复杂。装配时应先清洗轴承座，添加适量润滑脂使轴承润滑良好；调整

输送机http://

轴承座位置，保证清扫装置转动灵活、稳定；清扫刷与输送带间距既不过度摩擦又清扫效果良好。

3、改造效果

“电与热”实验装置的改进 第3篇

关键词：初中物理；“电与热”实验；改进；注意问题

中图分类号：G633.7　文献标识码：A　文章编号：1009－010X（2012）11－0059－01

多年来，我通过对物理教学实验的探究、改进，取得了较好的教学效果。下面介绍对“电与热”实验的改进。

一、对教材中实验装置的分析

教材中“电与热”实验是先将两根电阻不同的镍铬丝和铜丝串联起来，再将这两根电阻丝分别放入两杯煤油中，使之对煤油加热，并用温度计测量并比较两杯煤油升温的情况，从而得出电热与电阻的关系。这个实验操作复杂，看到比较明显的现象需要较长的时间，从而也浪费了更多的电能。

教材对“电与热”实验的研究方法为控制变量法，但上述实验只能做定性说明，不能反映O＝I²Rt各量之间的关系，特别是电流的平方与热量成正比的关系更是模糊。为了提高实验效果，我在教学中采用了参考书中提供的自制实验装置。

二、新装置的仪器和器材

烧瓶（500mL）三个，瓶塞上插有细玻璃管，管后有标尺，瓶内有电阻丝，并装满红色煤油，R₁=2Ω　R₂=4ΩR₂=2Ω，引出导线穿过瓶塞与电路连接，电流表两个，滑动变阻器（10Ω）两个，低压电源，开关，导线，秒表。装置如图所不。

三、制作时应注意的问题

1.电阻丝采用新购买的电炉丝，它发热快，表面干净无杂质，尽量不用旧的。因为装置内用的是阻值不同的电阻，所以所截炉丝的长短也不同。2.电阻丝的阻值一定做准确，滑动变阻器的位置实验前要调好。3.烧瓶和细玻璃管一定要用同一规格的，实验前最好用天平测出它们的质量，特别是烧瓶如果质量差别大，可以在它的侧面粘贴薄玻璃片，这样效果更好。

四、实验时应注意的问题

1.实验前

（1）检查电路，电流表调零，滑动变阻器的连接是否正确，滑片是否在最大阻值的位置。

（2）应使玻璃管内煤油处于同一高度，并且严格检查装置的气密性。

（3）移动变阻器滑片，调节好两个电流表的电流，使两表的示数是I₁=1A，I₁2=0.5A。也可以是其他的数据，但示数要方便计算。

（4）让学生分析装置的电路并且做出相应电路图。分析图中各电阻的连接关系以及电流、电压的关系。

2.在实验过程中，切实把握好准确获取实验数据的最佳时机，为学生建立电热、电阻和通电时间的定量关系创造更方便的条件。

接通电源后开始计时，并按时记录各管煤油上升的高度，经过反复实验得出最佳计时段为1分钟，如果时间间隔太短，煤油上升的高度不大，容易出现读数困难、不准确，产生的误差大。如果间隔太长，造成进度缓慢，完不成教学任务。

3.待实验完成后再分析结果。

五、数据分析与结论

1.时间相同时，可看到B管煤油上升的高度为A管的2倍，而B管的电阻恰为A管的2倍，二者串联电流相等，说明电流通过导体放出的热量与导体电阻成正比。

2_日寸间相同时，可看到A管煤油上升的高度为c管的4倍，而A₁的电流是A₂的2倍，二者并联电压相等，说明通电导体发出的热量与电流的平方成正比。

3.比较不同时间内同一导体所在管内的煤油上升的高度，可看出通电时间加倍，上升的高度也加倍，说明通电导体发出的热量与通电时间成正比。

4.各物理量取国际单位，就有Q=I²Rt成立的结论。

对氨喷泉实验装置的改进 第4篇

该实验构思巧妙,实验现象新奇有趣,能极大地调动学生的兴趣,唤起学生探求新知识的欲望。但由于该装置较为复杂、笨重,通常只能由教师进行演示实验。 在教室中坐在后排的学生观看的效果不是很好。

能否将喷泉实验的装置进行改进、简化?也能进行分组实验,让学生自己动手完成该实验,并近距离地观察实验现象,提高实验效果?笔者经过长时间的思考和实验尝试,完成了氨喷泉实验的简单化、微型化、快捷化的改进。

一、实验仪器及药品

1.仪器

50 m L圆底烧瓶1个、带有小孔的透明饮料瓶1个 (100 m L左右 )、用橡皮塞、透明胶带、注射器针头与圆珠笔芯做成的双塞导管1个。

2.药品

氨气 ( 收集于50 m L圆底烧瓶中 )、酚酞溶液、蒸馏水。

二、喷泉实验改进装置

1.双塞导管的制作

取2支圆珠笔芯,剪去上端带有小孔的部分后, 用透明胶带将其连接 ( 作用相当于图1中的长玻璃管 ),并在笔芯上安装两个大小分别与50 m L圆底烧瓶、100 m L硬质饮料瓶的瓶口大小对应的单孔橡皮塞, 继续用透明胶带缠绕在笔芯的一端,直至其直径略大于注射器针头饮料一端的内径,将注射器针头安装在缠有胶带的笔芯上,由于胶带具有弹性,可使接口能保持良好的气密性 ( 如图2所示 )。

2.喷泉实验改进装置

如图3所示,将烧瓶、双塞导管、带小孔的透明饮料瓶进行组装,往饮料瓶中装入约70 m L蒸馏水 ( 液面不超过饮料瓶上的小孔位置 ),并滴几滴酚酞,烧瓶中收集满氨气。

三、实验操作

用手指按住饮料瓶上的小孔使装置密封,并挤压饮料瓶使瓶内液面上升。水进入烧瓶中时,松开手指,烧瓶中即可形成美丽的喷泉。

四、实验改进装置的优点

改进后的氨喷泉实验实现了实验装置的小型化、轻量化,实验操作的便捷化,药品的减量化,实验材料的就地取材化。

本实验利用饮料瓶可挤压、质量轻、放置时不会倾倒等材质特点,省去了教材实验装置中铁架台等起固定作用的仪器,巧妙地在饮料瓶身上开小孔并在实验中进行指压操作,替代原装置中的胶头滴管、大烧杯、橡皮管及止水夹的功能,使实验操作简便易行,实验装置轻巧易手握操作。

就地取材,利用用过的圆珠笔芯、注射器针头,饮料瓶等代替尖嘴导管、烧杯、胶头滴管等,培养了学生废弃物再利用的环保意识,同时减少了药品用量,保持装置良好的气密性,大大提高了实验的成功率。实验获得的氨溶液可作为后续学习中氨水的性质实验的试剂使用,节省了药品,也体现了资源再利用的价值,符合绿色化学理念。

该实验不但可用于教师的演示实验,更适用于学生的分组实验和研究性学习。由学生自己操作,利用生活中常见的物品产生美丽喷泉,由此获得的视觉及心理的震撼,是教师演示实验所无法比拟的。本实验的改进装置在2014年江苏省高中化学优秀课评比中,受到与会者的一致好评。

五、实验过程注意事项

为了让水全部从注射器针头喷出,圆珠笔芯应剪去上部带有小孔的部分。仪器组装过程应保持圆底烧瓶口一直向下,以避免氨气逸出产生污染。选取的饮料瓶容积应略大于圆底烧瓶 ( 圆底烧瓶也可用另一只无色透明的饮料瓶代替 )。

六、结束语

化学实验装置的改进 第5篇

大冶铁矿电力机车高压安全保护装置的改进

武钢大冶铁矿运输车间使用的`是ZG150-1500型工矿电力机车,该电力机车原有1套高压保护装置,但是设计上局限于受电弓升落的控制,忽视了受电弓不能正常复位情况下的防触电保护功能,运输车间技术人员进行攻关,改进电力机车高压安全保护装置,增设高压接地保护设施,杜绝了电力机车高压触电事故发生,取得较好效果.

作 者：胡华贵 刘清 张志斌 HU Hua-gui LIU Qing ZHANG Zhi-bin 作者单位：武钢大冶铁矿运输车间,湖北黄石,435006刊 名：工业安全与环保 PKU英文刊名：INDUSTRIAL SAFETY AND ENVIRONMENTAL PROTECTION年，卷(期)：33(9)分类号：X9关键词：电力机车 高压保护装置 增设接地设施

有机化学实验中蒸馏装置改进的探究 第6篇

1 实验改进原因

减压蒸馏在有机化学实验中是普通而又基础的, 它在有机化学的实验中占有很重要的地位。采用减压蒸馏可以降低液体的沸点, 提高蒸馏的效果。目前我国的有机化学实验中, 减压蒸馏是实验项目中比较重要的。传统的减压蒸馏装置见图1。

A-反应瓶;B-接收瓶;C-克氏蒸馏头;D-调节管;E-安全瓶;G-排气管

用到的主要仪器有:反应器装置、蒸馏装置、接收装置、安全瓶以及冷却井和压力计等, 在实验中存在着一些隐患, 比如压力计使用的是水银压力计, 水银的填装比较困难, 里面的气泡有可能对实验的准确性造成影响。如果在实验过程中操作不当还可能引起水银突然上升, 把压力计冲破造成水银溢出引发汞中毒等。由于基础有机化学实验室的台面空间有限, 还有一些其他的原因, 如果按照传统的减压蒸馏装置进行实验操作, 可能会使实验效果不理想。因此为了避免发生中毒事故以及提高学生的动手能力, 可以把实验中的压力计改成真空表, 把安全牌直接装入循环水式真空贡, 把普通蒸馏改成减压蒸馏来进行。

2 实验装置的优化

在进行有机化学的实验时, 一些化合物特别是高沸点的有机化合物加热时还没有达到沸点, 就会出现分解、氧化或者聚合的现象。因此在常压下无法采用蒸馏的方法进行提纯。为了对这些化合物进行分离提纯就可以采用减压蒸馏的方法。减压蒸馏就是利用液体的沸点随着外界环境中的压强的变化而发生变化的特点, 采用抽成真空的方法使液体表面的压力下降, 进而使液体的沸点降低, 然后在这种压强下进行蒸馏。传统的减压蒸馏装置采用水银压力计, 为了避免出现中毒现象, 压力计后面需要连接几个吸收塔对体系进行保护。由于实验条件的限制, 这个实验往往会现问题。如果按照图2的方式对装置进行优化, 把实验中的水银压力计改成真空压力, 这样使用起来简单方便。实验中的安全瓶可以直接接在循环水式真空泵上面, 就可以防止出现因为真空油泵数量有限而使实验无法顺利进行的问题。在传统的减压蒸馏实验中, 一些有机化合物如糖醛或者其他有机化合物因为有难闻的气味, 造成实验室内的环境污染, 而且实验结束后还需要对馏出液进行处理。在进行实验时, 如果改成学生比较熟悉的普通的蒸馏水作为待测液进行减压蒸馏, 就可以省去传统实验中的吸收塔的部分, 使实验装置达到了简化的目的, 而且也实现了有机化学实验室的绿色化。这样可以使每个学生都能够顺利地进行实验操作, 进而达到提高学生实验技能的目的。

A-反应瓶;B-接收瓶;C-克氏蒸馏头;D-调节管;E-安全瓶;G-排气管;F-真空压力表

3 实验过程及应该注意的问题

在进行实验时, 有一些问题需要注意, 进行减压蒸馏的实验时, 在进行毛细管的拉制时用力要平衡, 不能拉得太细也不能拉得太粗。这样才能使减压蒸馏过程中的抽气比较稳定。在对仪器进行装配和检漏时, 克氏蒸馏头直口处的毛细管应该伸到接近瓶底底部, 在玻璃管的一端接一根胶管, 然后在胶管内放一根细铜丝。可以用螺旋夹把胶管夹住。进行蒸馏时, 可以通过调节螺旋夹来调节进气量。当进行抽真空时, 会有少量的空气蒸馏的液体中。这些空气可以在液体中产生一些小的气泡, 在液体沸腾时作为气化的中心, 防止出现液体因为过热而爆沸, 这样就可以使蒸馏顺利平稳进行。当仪器安装完毕后还要开动循环水真空泵对整个系统的气密性进行检查。观察是否能够达到真空的程度。可以采用旋转毛细管上端的螺旋夹, 把压力降低, 等压力稳定后, 平紧橡皮管, 观察真空压力表的读数, 如果压力表的读数变化较小, 说明装置的气密性良好。如果读数波动较大, 说明装置漏气。可以用真空油脂涂抹磨口仪器的所有接口, 这样就可以使整个系统的气密性良好。检查完装置的气密性以后, 加入约20m L的待蒸液体, 压力稳定以后, 再通入冷却水, 进行平稳的加热。在整个蒸馏过程中要对温度计以及真空压力表的读数随时进行观察, 等到沸点稳定以后, 转动多尾接引管, 用它来接收主馏分。在实验过程中, 要对蒸馏的速度进行控制。等到实验完毕后, 先撤除热源, 等到冷却后再打开与毛细管连接的胶皮管上的螺旋夹。安全瓶上的活塞慢慢打开, 使内外的压力平衡, 最后再把循环水真空泵关闭。

4 结束语

通过对传统蒸馏装置的优化, 可以使能耗降低, 实验的安全性能也有了提高, 同时还不用处理最后的馏出液, 使实验达到了绿色化的要求, 使实验室的环境得到了改善。同时也锻炼了学生的实验技能, 提高了学生做实验的兴趣。

摘要：目前我国高校的学生进行有机化学实验时的蒸馏装置具有能源消耗多, 使用时间长、安全性差的缺点, 如何对有机化学实验中的水蒸气蒸馏装置进行优化, 使装置的气密性、安全性以及能源的利用率都可以得到提高, 并且可以把这套装置应用于有机化学中, 改变传统蒸馏装置的缺点是探究的重点。

关键词：有机化学,蒸馏装置,优化

参考文献

[1]刘小忠.普通蒸馏装置组装仿真模拟程序的设计与实现[J].企业家天地旬刊, 2013 (9) :74.

[2]农兰平, 贾慧芳, 谭丽泉.回流、蒸馏、分水三合一装置在有机化学实验的应用[J].广东化工, 2011, 38 (8) :148-149.

[3]张欣.从烟叶中提取烟碱方法的改革[J].大庆师范学院学报, 2006, 26 (2) :48-49.

[4]季益刚, 朱其政, 司南.水蒸气蒸馏装置的优化[J].广州化工, 2012, 40 (19) :166-168.

草酸脱羧实验装置的改进 第7篇

经过对实验的总结和查阅资料, 笔者认为图1的实验装置存在一定的缺陷, 澄清石灰水即使变浑浊也不能肯定是由二氧化碳引起的, 也就不能充分证明草酸发生了脱羧反应。经过思考、设计和多次实验, 笔者对图1的实验装置做了改进, 改进后的实验装置见图2。图2的实验装置和图1的实验装置比较, 图2的实验装置增加了洗气装置, 通过洗气装置的气体如能使澄清石灰水变浑浊, 说明有二氧化碳气体产生, 即证明草酸发生了脱羧反应。

草酸脱羧的温度为160℃～180℃[1], 而草酸在温度高于150℃时就已经发生了升华 (由固态直接变为气态) [2], 也就是说温度还没有达到使草酸脱羧生成二氧化碳气体时就已经有草酸蒸气产生并且其通过导气管进入澄清石灰水生成草酸钙沉淀, 使澄清石灰水变浑浊了;达到脱羧温度时草酸蒸气和二氧化碳气体一起通过导气管进入澄清石灰水生成草酸钙与碳酸钙混合沉淀, 使澄清石灰水变浑浊。可以做这样的验证实验:取2支试管各加入上述 (见图1) 已浑浊石灰水2毫升, 向其中一支试管中加盐酸, 浑浊液变澄清了;向另一支试管中加醋酸, 浑浊液不发生变化或部分溶解, 这说明浑浊石灰水中确有草酸钙生成。

由此可见, 图1的实验装置中不可避免会有草酸蒸气进入澄清石灰水而引起误判。图2的实验装置在中间增加了洗气瓶, 洗气瓶中装的是水, 当加热大试管中的草酸时, 草酸蒸气溢出进入水中被冷却并溶入水中, 而二氧化碳气体在水中达饱和状态时即会从洗气瓶溢出进入石灰水中, 这样就避免了草酸蒸气的干扰, 这时石灰水变浑浊就证明有二氧化碳气体生成, 同时也证明草酸发生了脱羧反应。

关键词：草酸脱羧实验,实验装置,改进方法

参考文献

[1]邢其毅, 徐瑞秋, 周政, 等.基础有机化学[M].北京:高等教育出版社, 1993.

实验室废弃物料收集装置的改进 第8篇

1 项目立项的背景及意义

1.1 背景

目前我国废弃物料分类回收的方式主要有两种：第一种是在废弃物料场对大批量的废弃物料集中分类，其缺点是很难实现准确分类，回收的各个种类中含杂质成分较多，且设备较为庞大，能耗较高。第二种是在废弃物料投放源头，利用人工将废弃物料按照规定分为若干类，此法要求投放者有较高的素质和废弃物料分类常识，其缺点是准确率低，同时也给投放者造成诸多不便。比如在国民环保意识较强的德国，就是让市民对废弃物进行先分类，即利用黄口袋、褐色废弃物料收集装置等，对废弃物料进行先分类。这种分类方法虽然从理论上说可行，但在实际操作中，人们会将30%以上的废弃物料扔错地方，特别是在大城市。

根据废弃物料分类的发展趋势和现今存在的问题，提出自动分类废弃物料收集装置的设想，即在投放源头，利用机器把有回收价值的废弃物料分类筛选，并做出适当的预处理，以减少相关人员在废弃物料后续回收中的劳动，实现可持续发展。

目前已有的脚踏式开盖废弃物料收集装置，不能实现自动化。据此我们提出红外线控制的自动开关盖废弃物料收集装置，简单地实现分类功能，加上特定语音答谢功能，更能体现一种和谐社会环境。

1.2 意义

目前自动开盖的废弃物料收集装置市场上已经存在，但是自动开盖并简单分类的废弃物料收集装置却没有，提出研制一种这样的废弃物料收集装置，可以填补市场的空白。这个方案简化了分类的种类和方式，同时也大大降低了成本，在市场上也具有一定的竞争优势。

该装置可以在机场、宾馆以及商务会所等中高档场所使用，语音提示和开盖简单分类功能可向使用者做很好的宣传，营造充满人性化的氛围。这种装置在政府机关以及高校中使用，可以提升单位的环保理念和文化氛围。

装置改进后的意义：

(1)废弃物料的分类回收是减少环境污染、建设节约型社会的重要手段；

(2)由于采用了自动分类处理，对于环卫工人来说工作压力有所减少，对于保持废弃物料的回收利用也有很大帮助；

(3)由于无盖废弃物料收集装置没有密封，所以废弃物料易被风吹散，而加盖可以有效防止这种情况发生，对于环境整洁有很大作用；

(4)采用废弃物料收集装置加盖的方式可以有效阻止空气污染和细菌传播。

1.3 理论依据

与一般废弃物料收集装置的不同之处在于自动开盖和简单分类，这样就会有信号的处理过程，需要电气控制的支持。

红外线感应对外部环境做出反应，是现行大多数感应开盖废弃物料收集装置普遍采用的手段，技术已经成熟。

信号处理采用单片机的相关技术，可以实现复杂动作的信号处理，稳定可靠，容易实现且成本较低。

为翻盖提供动力的是采用12VA直流电压的步进电机，工作稳定可靠，能够实现各种角度的转动，且动力充足。

1.4 前人研究综述

在同类课题的研究方面，自动开盖的功能已经很成熟，但自动分类系统复杂、成本偏高，为推广带来了很多问题。更复杂、更高级的废弃物料收集装置在市场推广方面将会有巨大的障碍。

2 研究过程

2.1 工作流程

在开始着手做实物之前，规划好工作流程(如图1所示)。

2.2 工作状态

根据工作的流程图，得出相应的工作状态如图2所示。

2.3 电路图

根据各种工作状态，得出电机的各种动作。根据这些动作，得出单片机的相关数据处理流程，并画出能够完成这些动作命令的电路图(如图3所示)。

2.4 编程与仿真

根据相关电路和动作用C语言编程，设计出能够满足这些命令的程序，然后用单片机仿真软件Proteus7.5sp3对编好的程序和画好的电路图进行模拟仿真，检验程序和电路图的正确性。

2.5 硬件实现

一切仿真都正常，进而统计需要的各种电路原件和其他材料，统计完成后购买各种器材，做好装置改进制作的准备。一切准备工作完成后，就着手进行废弃物料收集装置的改造，包括电路板的焊接、电机与废弃物料收集装置的整合、程序向单片机的拷录等。

2.6 设备调试

完成各种制作之后，开始对成品进行调试。调试过程能够检验出很多问题，如电路板线路短路、断路，程序不能执行(即使使用如Proteus等的仿真软件进行仿真检验成功，实际制作生成的电路板也会出现程序无法执行的情况)，电动机动力不足，电磁铁吸附力不够等情况。以上出现的问题随后逐一得到了解决。调试的过程就是不断发现问题和解决问题的过程，通过不断地实验调试才能更准确地解决问题。

3 结果分析

对调试实验过程中存在的问题进行分析和改进：

(1)运行过程中，开盖不彻底和开盖力度不够。说明电机的动力不足，更换了功率更大的12 VA的直流步进电机，静力矩5 320 g·cm可以满足动力需求。

(2)晶振对单片机的工作很重要，一开始将晶振放置的距离与单片机过远，以至于单片机工作有点不稳定。解决办法是将晶振布置在紧挨着单片机芯片安放的位置。

(3)基于红外线技术的自动控制开关，当有人进入开关感应范围时，专用传感器探测到人体红外光谱的变化，自动输出高电平，人不离开感应范围区，将持续输出高电平；人离开后，开关延时自动关闭负载。灵敏度高，感应角为140°圆锥角(如图4所示)。

(4)整个流程的进行实验。用两份相同质量的杂物，一份为非金属类杂物，另一份为金属(为了实验效果采用可被电磁铁吸附)类杂物。将两份杂物充分混合在一起作为被检测对象，而后完成过程，将分类的废弃物料取出来进行分类称重统计，数据统计见表1。

金属类箱内误差较大的原因是非金属夹杂在吸附在金属中间，不能充分地分离开，但误差仍在可控制范围内。

4 结束语

本方案的不足是金属中不能被电磁铁吸附的金属无法从非金属中分离出来，从而造成分离不彻底。如果要分离彻底，则需要更加复杂细化的装置设计以及更高的成本，这样就不利于推广。本方案使装置大大简化，成本降低很多，更适于大众使用。目前该装置已试用于实验室，对实验室日常教学运行中所产生的废弃物料的分类回收起到了很好的作用。

参考文献

[1]黄友锐.单片机原理及应用[M].合肥:合肥工业大学出版社,2006.

[2]周景润,徐宏伟,丁莉.单片机电路设计分析与制作[M].北京:机械工业出版社,2010.

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液体表面张力系数实验装置的改进 第9篇

关键词：表面张力系数,线状砝码,虹吸法排水

拉脱法测量液体表面张力系数是大学物理实验的基本实验之一, 目前大多数高等院校都采用上海复旦天欣科教仪器有限公司生产的FD-NST-I型液体表面张力系数测定仪对液体表面张力系数进行测量。这种仪器具有结构简单, 操作方便, 测量现象直观等诸多优点。但该仪器仍然存在一些不足。该文对该仪器在实验过程中存在的不足进行了改进, 提高了实验测量的精度和效率。

1 实验原理

实验中, 液体表面张力可以由下式得到:f= (U1-U2) /B, B为力敏传感器灵敏度, 单位为伏/牛。U1, U2分别为即将拉断水柱时数字电压表读数以及拉断时数字电压表的读数[1]。

2 原有实验装置的不足

FD-NST-I型液体表面张力系数测量仪如图1所示[2]。图中1为支架, 2为力敏传感器, 3为吊环, 4为玻璃器皿, 5为底座, 6为升降螺丝, 7为航空插头, 8为数字电压表, 9为调零旋纽, 10为数字电压表。此实验装置存在如下问题。

2.1 定标过程中存在的不足

实验中力敏传感器灵敏度B的测量过程称为定标。

该传感器利用了单晶硅材料的压阻效应并由集成电路技术制成。在图1的装置2中, 挂钩处受到的力传给单晶硅, 单晶硅在受到力作用后电阻率发生变化, 测量电阻可以得到与力的变化成正比的电压信号。

实验发现若装置2不水平, 则挂钩处所受力的变化不与电压成正比。

图2是仪器定标过程中用的托盘与片状砝码。实验发现砝码在托盘中摆放的位置不同则电压表读数不同。

2.2 吊环水平度不易辨别

实验中吊环的水平度是通过肉眼来大致判断的, 实验误差较大。在拉膜过程中液膜容易从位置高的一侧断裂。文献[1]指出测量时如吊环偏差1°, 测量结果引入误差为0.5%;偏差2°引入误差为1.6%。

2.3 升降台行程小, 并且手动调节升降台在液面下降过程中容易发生抖动

拉膜过程是通过升降台带动器皿中的液体下降完成的。该仪器的升降台上下可调范围约0.9毫米, 行程较小, 对于表面张力系数小得液体, 此行程无法将液膜拉断。实验中升降台的下降过程由手动完成, 手动调节时容易造成液面震动, 导致液膜提前断裂, 给测量带来误差。

3 实验装置的改进

针对原有实验装置的不足, 我们进行了一系列的改进。

(1) 针对仪器定标过程中传感器水平度对定标数据的影响, 我们在图1中装置2和装置5两个部分都安装了水平泡, 通过水平泡来校正传感器的水平度。

(2) 将定标所用的片状砝码改为铜丝缠绕而成的螺线圈状的砝码, 并且直接将砝码依次悬挂在传感器挂钩上, 如图3所示, 以避免托盘中放置的砝码其重力偏离挂钩竖直方向而对挂钩处产生的重力矩给测量带来的误差。

(3) 在吊环上表面固定一个轻质塑料片, 其上可放置水平泡对吊环水平度进行调整。

(4) 利用虹吸原理, 将手动调节升降台下降液位改为通过虹吸法使液面平稳下降, 避免因手动调节造成液面及吊环晃动, 减小过失误差。虹吸原理的应用能够使液面的下降范围增大, 不再受升降台的限制。这一改进措施使该仪器不仅能够测量表面张力系数小的液体, 而且可以将盛有液体的容器放入水浴中, 对不同温度下液体的表面张力系数进行测量。

4 仪器改进前后实验数据对比分析

4.1 传感器定标实验

4.1.1 改进前定标数据

在力敏传感器的砝码盘中, 依次加入0.5g的砝码, 测出相应的电压输出值, 实验数据见表1。

用最小二乘法作直线拟合, 得到传感器的灵敏度为B=3.35m V·N-1, 拟合得到其线性相关系数r=0.999987, 北京重力加速度g=9.8015m/s2.

4.1.2 改进后定标数据

在力敏传感器的挂钩上, 依次挂上0.5g的砝码, 测出相应的电压输出值, 实验数据见表2。

用最小二乘法作直线拟合, 得到传感器的灵敏度为B=3.17m V·N-1, 拟合得到线性相关系数r=0.999996, 改进后的实验装置可使测量值的线性相关度提高一个百分点。

4.2 水表面张力系数的测定

4.2.1 改进前仪器的测量结果

用原仪器测量自来水的液体表面张力系数, 测量步骤及结果如下。

先将吊环调水平, 将纯水倒入玻璃器皿, 调节吊环的高低使吊环与纯水液面接触, 然后手动调节升降台螺帽使水位缓慢下降, 记录吊环在即将拉断液膜时的数字电压表的读数U1和拉断后数字电压表的读数U2。数据记录见表3。

计算得到改进前仪器测量的纯水的表面张力系数为6.76N/m, 测量值与文献查询值的百分差为7.2%。

4.2.2 改进后仪器的测量结果

用改进后仪器测量纯水的表面张力系数, 测量步骤及结果如下。

先将吊环调水平, 将纯水倒入玻璃器皿, 调节吊环的高度使吊环与水面接触, 然后利用虹吸原理使液面缓慢下降, 记录吊环在即将拉断液膜时的数字电压表的读数U1和拉断后数字电压表的读数U2, 数据记录见表4。

计算得到改进后仪器测量的纯水的表面张力系数为7.46N/m, 测量值与文献查询值的百分差为2.37%。

对比表3和表4的测量数据, 可知用改进前的仪器测量的数据波动范围比较大, 数据不稳定, 存在较大的误差。改进后的仪器测量数据比较稳定, 误差较小。

5 结语

利用虹吸原理下降液位具有下降平稳、行程增加并且可以对液体进行不同温度下表面张力系数的测量。改进后的仪器测量精度有所提高, 便于普及和推广。

参考文献

[1]柴丽娜.大学物理实验[M].北京:中国农业出版社, 2010.

[2]复旦天欣科教仪器有限公司.液体表面张力测定仪说明书[Z].2003.

自动压花机加热辊冷却装置的改进 第10篇

改进后的结构

改进后的自动压花机加热辊冷却装置包括：设在加热辊相对端轴心处的套环装置以及与该套环装置相连的温控装置。

套环装置结构示意图和剖面图分别如图1和图2所示。从图中可以看出，套环装置主要包括内套管、主套体、轴接部、左/右螺纹、流水通道和引导头。主套体与加热辊的相对端轴心处进行套接，内套管设在加热辊与主套体之间。主套体与内套管连接处设有管状的轴接部，轴接部内表面的同步螺旋内分别设有左螺纹和右螺纹，形成两段流水通道，左螺纹和右螺纹在邻近加热辊的一端处相互连通，两段流水通道在此处闭合，汇成一条完整的流水通道。内套管的作用是将左螺纹与右螺纹远离加热辊一端的开放侧封闭，并在此处分别开设第一引导头和第二引导头，两引导头分别与左螺纹和右螺纹相通。第一引导头和第二引导头可通过水管外接温控装置。由此，套环装置内部可形成一条水循环。

温控装置为水冷装置，包括输水头、回水头、入水头和出水头。输水头和回水头与主套体相连，其中，输水头分为两支，分别与一侧主套体的第一引导头与另一侧主套体的第二引导头相连；回水头也分为两支，分别与一侧主套体的第二引导头和另一侧主套体的第一引导头相连。由此，套环装置中的水流可通过输水头和回水头进入温控装置，参与温控装置中的水循环过程。入水头将外界的水输入温控装置，出水头则将温控装置回收的水输出。

自动压花机开机后，冷却装置开始运行，套环装置和温控装置内部通水，水循环将加热辊的热量带走，达到冷却效果。改进后的自动压花机加热辊冷却装置示意图如图3所示。

改进后的优势

对自动压花机加热辊冷却装置进行改进后，可实现以下3个优势。

（1）当自动压花机处于工作状态时，温控装置可对加热辊进行冷却，即通过套环装置内部的水循环，将加热辊产生的热量带走，或暂时储存在温控装置中；当自动压花机处于预热或待机状态时，温控装置能将热量通过水循环传递回套环装置，使加热辊温度保持在一定范围内，当自动压花机启动工作时便无需对加热辊进行再加热，减少能量消耗，降低自动压花机生产过程中需要消耗的能源和经济成本。

（2）防止加热辊热量通过两端传递到主机，避免主机内部组件因过热而造成自动压花机发生热损坏等故障，减少维修成本，延长压花机使用寿命，保证压花产品质量。

（3）由于铜的导热系数较大，内套管、左螺纹和右螺纹均由铜管制成，提高了套环装置的导热效果。同时，左螺纹和右螺纹所形成的水流通道可产生交错的散热效应，提升了自动压花机的整体散热效果，降低了冷却成本。

液体流量计校准仪实验装置的改进 第11篇

关键词：流量计,校准,实验装置

化工原理是化工技术类专业课程, 是目前化工专业技术人才培养的主干课程之一, 是高校化工专业重点建设的课程之一, 很多学者提出化工实验课程的新模式, 对实验仪器做了很多改进, 倡导通过实验课程培养学生的创新能力, 强调了化工实验是一门开放式、创新式教学活动。液体流量计校准实验作为一个基础性实验, 主要是让学生了解流量计的原理, 掌握流量计的校准方法原理, 目前的流量计校准仪在实验时, 时间和体积都很难精确测量, 造成实验数据重复性差, 误差较大, 基于上述情况, 我们提出了改进流量计校准实验装置的思路[1,2,3]。

1 实验装置的设计思路

在化工实验教学中, 传统液体流量计校准仪的测量水箱设计为四方体, 单位时间水泵输送水的体积很难精确测量, 主要是由于测量水箱水位波动较大, 较小的测量误差给计算结果造成较大的误差, 其次是计时不精确, 每次测量结果都有较大的偏差。两个测量物理量的误差叠加导致计算结果的重复性不好。

1-水泵;2、3-流量计;4-测量水箱;5-阀门;6-原水箱

通过对传统流量计校准实验装置的分析, 为了使测量数据有较好的重复性, 对传统的流量计校准实验装置进行了改进, 改进后的实验装置如图2所示, 该实验装置使用了重新设计的测量水箱, 增加了液位指示系统, 使用了具有固定位置的测量电极, 这样使测量体积相对固定, 只需要测量输送固定体积水所需要的时间△t, 而且根据指示灯光计时, 消除了人为误差, 也可以把指示灯光改成自动计时器, 从而降低了不同测量值之间的波动性[4,5,6,7]。

1、4、5-阀门;2-原水箱;3-水泵;6、7-流量计;8-量筒式测量水箱;9-液位观测管;10、11、12-电极;13、14-指示灯;15-电源

2 改进实验装置的操作

由于改进的实验装置中, 流量计之间是并联结构, 如果选择一种流量计校准, 需要调节阀门, 具体操作步骤如下。

(1) 如果选择校准流量计 (6) , 则关闭阀门 (5) 打开阀门 (4) ;选择校准流量计 (7) , 关闭阀门 (4) 打开阀门 (5) 。

(2) 关闭阀门 (1) , 起动水泵 (3) , 第一个指示灯亮时开始计时, 第二个指示灯亮时结束计时, 计算△t。

(3) 打开阀门 (1) 排去量筒式测量水箱里的水, 重复步骤2可以测得多组数据。

(4) 两个电极之间的体积为校准的固定体积△V, 根据测得时间△t计算流量即可。

(5) 以计算值为纵坐标, 流量计显示值为横坐标, 绘制曲线。

3 结束语

通过总结实验中发现的问题, 对流量计校准仪进行了改进, 与传统流量计校准仪相比, 避免了同时测量两个物理量的操作方法, 只需要测量一个物理量, 提高了测量数据的精确性, 通过改进实验设备, 增强了学生的创新思维, 丰富了教学内容, 达到了实验教学的目的。

参考文献

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