实验5 综合实验

实验五 套管换热器传热实验实验学时： 4 实验类型：综合实验要求：必修 一、实验目的通过本实验的学习，使学生了解套管换热器的结构和操作方法，比较简单内管与强化内管的差异。

二、实验内容1、测定空气与水蒸汽经套管换热器间壁传热时的总传热系数。

2、测定空气在圆形光滑管中作湍流流动时的对流传热准数关联式。

3、测定空气在插入螺旋线圈的强化管中作湍流流动时的对流传热准数关联式。

4、通过对本换热器的实验研究，掌握对流传热系数i α的测定方法。

三、实验原理、方法和手段两流体间壁传热时的传热速率方程为 m t KA Q ∆= （1）式中，传热速率Q 可由管内、外任一侧流体热焓值的变化来计算，空气流量由孔板与压力传感器及数字显示仪表组成的空气流量计来测定。

流量大小按下式计算：10012t t PA C V ρ∆⨯⨯⨯=其中：0C —孔板流量计孔流系数，0.65；0A —孔的面积，2m ；（可由孔径计算，孔径m d 0165.00=） P ∆—孔板两端压差，kPa ；1t ρ—空气入口温度（即流量计处温度）下的密度，3/m kg 。

实验条件下的空气流量V （h m /3）需按下式计算：11273273t t V V t ++⨯=其中：t —换热管内平均温度，℃；1t —传热内管空气进口（即流量计处）温度，℃。

测量空气进出套管换热器的温度t ( ℃ )均由铂电阻温度计测量，可由数字显示仪表直接读出。

管外壁面平均温度W t ( ℃ )由数字温度计测出，热电偶为铜─康铜。

换热器传热面积由实验装置确定，可由（1）式计算总传热系数。

流体无相变强制湍流经圆形直管与管壁稳定对流传热时，对流传热准数关联式的函数关系为：),,(d l P R f Nu r e =对于空气，在实验范围内，r P 准数基本上为一常数；当管长与管径的比值大于50 时，其值对Nu 准数的影响很小，故Nu 准数仅为e R 准数的函数，因此上述函数关系一般可以处理成：me R B Nu ⋅=式中，B 和 m 为待定常数。

无机综合实验报告理学院题目Ⅰ利用粗铜粉制备硫酸四氨合铜（Ⅱ）一、实验目的：1.掌握利用铜粉制备硫酸铜的方法。

2.用精制的硫酸铜通过配位取代反应制备硫酸四氨合铜（Ⅱ）。

3.掌握和巩固倾析法、减压过滤、蒸发浓缩和重结晶等基本实验操作。

4.掌握固体的灼烧、直接加热、水浴加热和溶解等操作。

二、实验原理1.利用废铜粉灼烧氧化法制备CuSO4·5H2O：先将铜粉在空气中灼烧氧化成氧化铜，然后将其溶于硫酸而制得：2Cu + O2 === 2CuO（黑色）CuO + H2SO4 === CuSO4 + H2O由于废铜粉不纯，所得CuSO4溶液中常含有不溶性杂质和可溶性杂质FeSO4、Fe2(SO4)3及其他重金属盐等。

Fe2+离子需用氧化剂H2O2溶液氧化为Fe3+ 离子，然后调节溶液pH≈4.0，并加热煮沸，使Fe3+离子水解为Fe(OH)3沉淀滤去。

其反应式为2Fe2+ + 2H+ + H2O2 === 2Fe3+ + 2H2OFe3+ + 3H2O === Fe(OH)3↓+ 3H+CuSO4·5H2O在水中的溶解度，随温度的升高而明显增大，因此粗硫酸铜中的其他杂质，可通过重结晶法使杂质在母液中，从而得到较纯的蓝色水合硫酸铜晶体。

硫酸铜晶体的化学式可写为[Cu(H2O)4]SO4·H2O，习惯上简写为CuSO4·5H2O，其中5个水分子结合的方式有所不同，Cu2+有空轨道，每个Cu2+可以跟4个水分子形成配位键，离子还可与1个水分子里的H原子形成氢键。

水合硫酸铜在不同的温度下可以逐步脱水，其反应式为CuSO4·5H2O === CuSO4·3H2O + 2H2O（48℃）CuSO4·3H2O === CuSO4·H2O + 2H2O（99℃）CuSO4·H2O === CuSO4 + H2O（218℃）2.硫酸四氨合铜（Ⅱ）（[Cu(NH3)4]SO4·H2O）的制备硫酸四氨合铜（Ⅱ）（[Cu(NH3)4]SO4·H2O）为蓝色正交晶体，在工业上用途广泛，主要用于印染，电镀，纤维，杀虫剂的制备和制备某些含铜的化合物。

实验五半加器和全加器实验五半加器和全加器一、实验目的1(掌握组合逻辑电路的分析和设计方法。

2(验证半加器、全加器、奇偶校验器的逻辑功能。

二、实验原理使用中、小规模集成门电路分析和设计组合逻辑电路是数字逻辑电路的任务之一。

本实验中有全加器的逻辑功能的测试，又有半加器、全加器的逻辑设计。

通过实验要求熟练掌握组合逻辑电路的分析和设计方法。

实验中使用的二输入端四异或门的电路型号为74LS86，四位二进制全加器的型号为74LS83A，其外引线排列及逻辑图如下:14 13 12 11 10 9 8VCC=1 =174LS86=1 =1GND1 2 3 4 5 6 774LS86引脚排列16 15 14 13 12 11 10 9C C GND B AΣ 44011 BΣ4174LS83AA 2A Σ AB V Σ B 4333CC221 2 3 4 5 6 7 874LS83引脚排列74LS83A是一个内部超前进位的高速四位二进制串行进位全加器，它接收两个四位二进制数(A~A，B~B)，和一个进位输入(C)，并对每一位产生二进制和14140 (Σ~Σ)输出，还有从最高有效位(第四位)产生的进位输出(C)。

该组件有144越过所有四个位产生内部超前进位的特点，提高了运算速度。

另外不需要对逻辑电平反相，就可以实现循环进位。

三、实验仪器和器件1(实验仪器(1)DZX-2B型电子学综合实验装置(2)万用表(MF47型)2(器件(1)74LS00(二输入端四与非门)(2)74LS86(二输入端四异或门)(3)74LS83(四位二进制全加器)(4)74LS54(双二双三输入端与或非门)四、实验内容1(设计用纯与非门组成的半加器，分析、验证其逻辑功能;解:?根据设计任务列出真值表输入输出A B Y C0 0 0 00 1 1 01 0 1 01 1 0 1?根据真值表写出逻辑表达式C=AB Y,AB，AB?对逻辑表达式进行化简Y =A?B C=AB?根据所用逻辑门的类型将化简后的逻辑表达式整理成符合要求的形式Y =A?B= C=AB,AB AAB,BAB?根据整理后的逻辑表达式画出逻辑图? Y2 & 接A 逻=AB Y? 辑1& & YY 1 接电Y=A AB 电2平 ? B 平& Y=B AB ?3 Y3 显Y=A?B 示 ? & C=AB C图5-1 半加器设计参考图?根据逻辑图装接实验电路，测试其逻辑功能并加以修正表5-1’(验证) 表5-1(分析)输入输出输入逐级输出Y B C B A B Y C A B YYYY C 1 2 3A 0 1 A 0 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 00 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 01 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 01 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 卡诺图Y= A?B C=AB 2(设计用异或门组成半加器，并测试其逻辑功能; 解:???步骤同上?根据所用逻辑门的类型将化简后的逻辑表达式整理成符合要求的形式Y =A?B C= AB,AB?根据整理后的逻辑表达式画出逻辑图?根据逻辑图装接实验电路，测试其逻辑功能并加以修正表5-2输入输出接接=1 A Y ? 逻电A B Y C 辑平显电0 0 0 0 平示 B ? C ? & & 0 1 1 0 图5-2测量由异或门组成的半加器的逻辑功能 1 0 1 01 1 0 12(设计用74LS54、74LS86、74LS00组成全加器，并测试其逻辑功能;解:?根据设计任务列出真值表输入输出 ?根据真值表写出逻辑表达式 Y C A B C 00 0 0 0 0 Y,ABC，ABC，ABC，ABC00000 1 0 1 0C,ABC，ABC，ABC，ABC00001 0 0 1 01 1 0 0 1 ?对逻辑表达式进行化简0 0 1 1 0，，，，，，，，Y,AB，ABC，AB，ABC,A,BC，A,BC0 1 1 0 1 00001 0 1 0 1 ，，，，，，,A,BC，A,BC,A,B,C0001 1 1 1 1，，，，，，C,ABC，C，AB，ABC,AB，A,BC0000?根据所用逻辑门的类型将化简后的逻辑表达式整理成符合要求的形式，， Y,A,B,C0，， C,AB，A,BC0?根据整理后的逻辑表达式画出逻辑图?根据逻辑图装接实验电路，测试其逻辑功能并加以修正表5-3接电平显示 C 输入输出 Y A B CY C 074LS00 & 0 0 0 0 0 ? 0 1 0 1 0 ?1 0 0 1 0 ?1 =1 =11 1 0 0 1 & & & & 0 0 1 1 0 1/2 74LS860 1 1 0 1 ? ? ? ? ? ? ? 1 0 1 0 1 ? A B C0 1 1 1 1 1 74LS54 接逻辑电平图5-34(分析四位二进制全加器74LS83A的逻辑功能;接电平显示Σ Σ Σ Σ 4321接接电“0” CC4 0 FAFAFAFA4 3 2 1 平或显“1” ? ? 示 ? ?74LS83A A/AA/AB/BB/B24 13 24 24接逻辑电平图5-4 分析四位二进制全加器74LS83A的逻辑功能表5-4输出输入C=0 C=1 00B/BA/A B/B A/A ΣΣΣΣCΣΣΣΣC24 2413131 2 3 4 4 1 2 3 4 4 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 10 1 1 0 1 0 0 1 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 0 11 1 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 0 00 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 01 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1*5(用加法器74LS83A实现BCD码和余三码之间的相互转换。

实验5 微波光学综合实验数据处理1、反射实验数据处理：
实验结论：把误差考虑在内，可以认为:反射角等于入射角。

3.微波干涉数据处理：
a=35mm; b=58mm
由公式求得的理论值：第一级加强点ϕ=21.0°第一级减弱点不在所测得范围内。

由实验数据求得的值：第一级加强点ϕ值在20°~22°之间，与理论值近似相等
4、微波的偏振数据处理：
实验结论：把误差考虑在内，可以认为得到的实验数据基本和理论值相等。

5、微波的迈克尔逊干涉
实验数据：读数为极小值时的刻度（mm ）：4.170；19.762；35.170；53.736；69.337
读数为极大值时的刻度（mm ）：11.596；27.929；42.821；
61.353
数据处理：由读数极小值测得的波长：λ=（69.337-4.170）
⨯2/4=32.58nm
由读数极大值测得的波长：λ=(61.353-11.596)
⨯2/3=33.17nm
求均值：λ=32.88nm 理论值; λ=33.3nm
相对误差：=
σ%100⨯-理
实
理λλλ=1.26%
6、微波的布拉格衍射数据处理：
根据实验数据测得的衍射角曲线：如图
下图为理论测得的衍射角曲线：如图
实验结果：
经对比可知:实验所测得的衍射角曲线和理论测得的衍射角曲线可以近似看作相等（把误差考虑在内），实验测得100面第一级加强点的衍射角为θ=68.1°
第二级加强点的衍射角为θ=37.8°
测得110面第一级加强点的衍射角为θ=56.4°。

试验五. A/D、D/A转换实验一、实验目的1. 学习理解模/数信号转换和数/模转换的基本原理。

2. 掌握模/数转换芯片ADC0804和数/模转换芯片DAC0832的使用方法。

二、实验设备TD-PITE实验装置（带面包板）一套，实验用转换芯片两片，±12V稳压电源一台、运放两片、温度传感器、电位器（5.1KΩ）一个、电阻若干，面包板用导线若干，排线若干，万用表一个。

三、实验内容（1）设计A/D转换电路，采集可调电阻的输出电压。

连+5V电源，调节后的输出电压作为ADC0804的模拟输入量，然后进行A/D转换，转换结果由发光二极管上显示。

请填写实验数据表格：（2）将LM35 精密摄氏度温度传感器连+5V电源，输出电压直接作为ADC0804 的模拟输入量，然后进行A/D转换，转换结果经过计算得到摄氏度值放在内存变量上。

（多数温度传感器是针对绝对温度的，且线形较差。

LM35的输出电压与摄氏温度值成正比例关系，每10 mV 为 1 摄氏度。

）（3）设计D/A 转换，要求产生锯齿波、三角波、脉冲波，并用示波器观察电压波形。

四、实验原理1. 模数转换器ADC0804 简介ADC0804是用CMOS集成工艺制成的逐次比较型模数转换芯片。

分辨率为8位，转换时间为100μs，输入参考电压范围为0~5V。

芯片内有输出数据锁存器，与计算机连接时，转换电路的输出可以直接连接在CPU数据总线上。

图5.1 ADC0804引脚图启动信号：当CS#有效时，WR#可作为A/D转换的启动信号。

WR#高电平变为低电平时,转换器被清除；当WR#回到高时,转换正式启动。

转换结束：INTR#跳转为低电平表示本次转换已经完成，可作为微处理器的中断或查询信号。

RD#用来读A/D转换的结果。

有效时输出数据锁存器三态门DB0~DB7各端上出现8位并行二进制数码。

转换时钟：见下图，震荡频率为f CLK ≈ 1 / 1.1RC。

其典型应用参数为：R = 10KΩ，C = 150pF，f CLK≈ 640KHz，8位逐次比较需8×8 = 64个时钟周期，转换速度为100μｓ。

实验名称：综合性实验实验目的：1. 熟悉实验室的基本操作和实验仪器的使用方法。

2. 培养实验操作技能，提高实验数据处理和分析能力。

3. 掌握综合性实验的基本原理和方法。

实验时间：2023年3月15日实验地点：化学实验室实验人员：张三、李四、王五实验仪器与材料：1. 仪器：天平、滴定管、烧杯、锥形瓶、试管、酒精灯、蒸馏装置、分光光度计等。

2. 材料：盐酸、氢氧化钠、酚酞指示剂、硫酸铜溶液、硫酸锌溶液、硫酸铁溶液等。

实验原理：本实验主要研究酸碱滴定、氧化还原滴定、沉淀滴定等综合性实验方法。

通过滴定实验，测定未知溶液的浓度，验证化学反应的定量关系。

实验步骤：1. 酸碱滴定实验：（1）称取一定量的待测溶液于锥形瓶中，加入适量的指示剂；（2）用已知浓度的标准溶液进行滴定，观察颜色变化；（3）记录滴定终点，计算待测溶液的浓度。

2. 氧化还原滴定实验：（1）配制一定浓度的待测溶液；（2）加入适量的氧化剂或还原剂；（3）滴加已知浓度的标准溶液，观察颜色变化；（4）记录滴定终点，计算待测溶液的浓度。

3. 沉淀滴定实验：（1）称取一定量的待测溶液于锥形瓶中；（2）加入适量的沉淀剂，观察沉淀形成；（3）滴加已知浓度的标准溶液，观察沉淀溶解；（4）记录滴定终点，计算待测溶液的浓度。

实验结果与分析：1. 酸碱滴定实验：（1）根据滴定终点记录的数据，计算待测溶液的浓度；（2）分析误差来源，如滴定管的读数误差、指示剂颜色变化不明显等。

2. 氧化还原滴定实验：（1）根据滴定终点记录的数据，计算待测溶液的浓度；（2）分析误差来源，如滴定管读数误差、氧化还原反应不完全等。

3. 沉淀滴定实验：（1）根据滴定终点记录的数据，计算待测溶液的浓度；（2）分析误差来源，如沉淀剂加入过量、沉淀溶解不完全等。

实验结论：通过本次综合性实验，我们掌握了酸碱滴定、氧化还原滴定、沉淀滴定等实验方法。

在实验过程中，我们学会了如何正确使用实验仪器、准确操作实验步骤，并能够对实验数据进行处理和分析。

实验5 负反馈放大电路的分析实验原理反馈是将输出信号的部分或全部通过反向传输网络引回到电路的输入端，与输入信号叠加后作用于基本放大电路的输入端。

当反馈信号与输入信号相位相反时，引入的反馈信号将抵消部分输入信号，这种情况称为负反馈。

在基本放大系统中引入负反馈可以提高放大器的性能，具有稳定电路的作用，但这是以牺牲放大器的增益为代价。

负反馈对放大器性能指标的影响取决于反馈组态和反馈深度的大小。

负反馈系统组态根据反馈信号的取样的种类可以分为电压反馈和电流反馈，根据反馈信号与输入信号的叠加关系何以分为串联反馈和并联反馈。

综合这两方面，就有了负反馈电路的四种组态即电压串联负反馈、电流串联负反馈、电压并联负反馈、电流并联负反馈。

负反馈系统特性1、系统增益及其稳定性A f=A1+AF∆A f A f=11+AF×∆A A可见负反馈放大器的增益下降了（1+AF）倍，但其稳定性却提高了（1+AF）倍。

当闭环系统满足深度负反馈条件（即AF≫1）时，系统增益A f就与基本放大器的开环增益无关，而仅由反馈系数F决定，即A f≈1/F。

2、输入电阻对于串联负反馈R if=(1+AF)R i可见串联负反馈使放大器的输入电阻提高了（1+AF）倍对于并联负反馈R if=1(1+AF)R i可见并联负反馈使放大器的输入电阻下降了（1+AF）倍3、输出电阻对于电压负反馈R of=1(1+AF)R o可见电压负反馈使放大器的输出电阻下降了（1+AF）倍，系统更加接近理想电压源。

对于电流负反馈R of=(1+AF)R o可见电流负反馈使放大器的输出电阻提高了（1+AF）倍，系统更加接近理想电流源。

4、通频带负反馈能够展宽放大器的通频带宽，对于但极点心系统，电路的增益带宽积为常数。

对于多极点系统，系统的增益带宽积不再是常数，但通频带总有所扩展。

f Lf=f L1+AF f Hf=(1+AF)f HB f=f Hf−f Lf≈(1+AF)B5、非线性失真负反馈能够减小放大器的非线性失真。

实验五 RC 频率特性和RLC 谐振综合实验一、实验目的1、研究RC 串、并联电路及RC 双Ｔ电路的频率特性。

2、学会用交流毫伏表和示波器测定RC 网络的幅频特性和相频特性。

3、熟悉文氏电桥电路的结构特点及选频特性。

4、加深理解电路发生谐振的条件、特点，掌握电路品质因数（电路Q 值）、通频带的物理意义及其测定方法。

5、学习用实验方法绘制R 、L 、C 串联电路不同Q 值下的幅频特性曲线。

二、实验原理1、RC 串并联电路频率特性图5-1所示RC 串、并联电路的频率特性：)1j(31)j (iｏRCRC UU N ωωω-+==其中幅频特性为：22io)1(31)(RCRC U U A ωωω-+==相频特性为：31arctg)(o RC RC i ωωϕϕωϕ--=-=幅频特性和相频特性曲线如图5-2所示，幅频特性呈带通特性。

当角频率RC1=ω时，31)(=ωA ，︒=0)(ωϕu O 与u I 同相，即电路发生谐振，谐振频率RCf π210=。

也就是说，当信号频率为f 0时，RC 串、并联电路的输出电压ｕO 与输入电压u I 同相，其大小是输入电压的三分之一，这一特性称为RC 串、并联电路的选频特性，该电路又称为文氏电桥。

测量频率特性用‘逐点描绘法’，图5-3表明用交流毫伏表和双踪示波器测量RC 网络频率特性的测试图。

测量幅频特性：保持信号源输出电压（即RC 网络输入电压）U I 恒定，改变频率f ，用交流毫伏表监视U I ，并测量对应的RC 网络输出电压U O ，计算出它们的比值A ＝U O ／U I ，图5-1图5-2然后逐点描绘出幅频特性；测量相频特性：保持信号源输出电压（即RC 网络输入电压）U I 恒定，改变频率f ，用交流毫伏表监视U I ，用双踪示波器观察u O 与u I 波形，如图5-4所示，若两个波形的延时为Δt ，周期为T ，则它们的相位差︒⨯∆=360Ttϕ，然后逐点描绘出相频特性。

综合实验五玻璃工艺实验实验学时：4 实验类型：综合、设计型前修课程名称：材料工程基础适用专业：材料类本科生一、实验目的及要求1 前言玻璃工艺实验课在玻璃工艺学教学过程中占有重要地位，“玻璃工艺实验”是无机非金属材料专业必修课——《玻璃工艺学》实践教学过程中的重要组成部分，它是对理论教学的补充和增强学生感性认识的必要环节。

玻璃工艺实验课主要包括玻璃成份设计、原料选择、配料计算、玻璃熔制、玻璃成型、玻璃退火、玻璃冷热加工、玻璃材料表面装饰以及玻璃材料的性能检测等实验。

2 实验目的玻璃工艺实验旨在模拟玻璃工业的生产工艺过程和相关工艺过程，让学生在实验室内学会有关玻璃材料的组成设计、原料选择、配方计算、玻璃制备、玻璃加工以及性能测试等全过程的实验研究方法。

学生通过玻璃工艺实验锻炼，使学生的实验技能得到基本训练和提高，让其掌握科学实验的主要过程与基本方法，培养学生运用所学知识进行自主设计实验方案和实验过程、独立分析实验结果的能力。

在进行玻璃工艺实验的过程中，使学生的动手能力得到较大提高，所学理论知识也得到进一步升华，并提高了学生的分析问题和解决问题的能力；同时也对学生今后的工作和毕业论文环节奠定良好的基础。

3 实验要求①在实验前两周内，由实验老师讲解实验的具体内容和要求，并下达本次实验课的综合实验任务书，学生根据实验任务书要求在实验前一周提交玻璃工艺实验方案报告。

②根据玻璃工艺实验所安排的时间，应按时进入实验室进行玻璃工艺实验。

③实验操作前应认真检查实验设备、器具等是否完好，若发现问题及时报告指导老师进行解决或补充。

实验严格按规程操作，做好实验记录，要有实事求是的科学态度，做到严谨、细致、耐心，切勿潦草从事。

要善于发现和解决实验中出现的问题。

实验完毕后，应清理所用仪器设备和原材料，并整理好现场，经指导老师许可后方可离开实验室。

④遵守实验室制度，注意安全，爱护仪器设备，节约水电和原材料，保持实验室内安静、整洁。