Top100
Поиск: реферат, курсовая, диплом
Поиск рефератов [+]

Студик.ру / Банк рефератов / Теплотехника /

Изучение способов измерения температуры

Лабораторная работа.

"Изучение способов измерения температуры"

Цель работы: углубить знания по курсу общей теплотехники и получить навыки экспериментального определения температуры тел.

В работе необходимо: 1. Измерить температуру нагревательной поверхности, окружающей среды и воды в колбе с помощью ртутного термометра, хромель-копелиевых термопар, милливольтметра и потенциометра.

Теоретические основы.

Температура характеризует тепловое состояние тела и измеряется в градусах. Температура тела изменяется пропорционально средней кинетической энергии поступательного движения молекул. Численное значение температуры зависит от выбранной температурной шкалы. В технике температура измеряется по Международной стоградусной шкале /шкала Цельсия/ и обозначается через t, С. В этой шкале при нормальном давлении /760 мм рт. ст./ состоянию тающего льда соответствует температура 0 С, а точке кипения воды - 100С. Для измерения температуры используется также термодинамическая шкала температур /шкала абсолютных температур, или шкала Кельвина/. Нуль абсолютной шкалы температур соответствует значению t=-273,15 С. Абсолютная температура тела Т, К=t, С+273,15 /1/ В США и Англии для измерения температуры применяют шкалу Фаренгейта. На этой шкале /t,F/ температура таяния льда и температура кипения воды обозначены соответственно через 32 и 212 для перевода показаний этой шкалы в С и обратно служат соотношения: tС=(t,F-32); tF=(tС+32) /2/ Параметром состояния является абсолютная температура. Температуру измеряют с помощью устройств, использующих различные термометрические свойства жидкостей, газов и твердых тел. В табл. 2 приведены наиболее распространенные устройства для измерения температуры и практические пределы их применения. Ртутные стеклянные термометры основаны на свойстве тел изменять свой объем в зависимости от температуры. В качестве термометрического тела чаще всего применяют ртуть и спирт. При точных измерениях температуры при помощи ртутных термометров к их показаниям вводятся следующие поправки: /1/ основная /инструментальная/ поправка t /2/ поправка на температуру выступающего столбика ртути t /3/ поправка на смещение положения нулевой точки t

В общем случае определение действительной температуры среды по показаниям ртутного термометра t' производится согласно равенству: t=t'+t+t+t. /3/ При температурах выше 150-200 С ртутные термометры применяются редко. В настоящее время для измерения температуры получили широкое применение термопары /термоэлектрические преобразователи/. Термоэлектрический метод измерения температуры основан на использовании зависимости термоэлектродвижущей силы от температуры. Термопара представляет собой 2 разнородных проводника, составляющих общую электрическую цепь /рис. 1/. Если температуры мест соединений (спаёв) проводников t и t неодинаковы, то возникает термо-Э.Д.С. и по цепи протекает ток. Величина термо-Э.Д.С. тем больше чем больше разность температур.

рис. 1. Схема измерения показаний термопары с помощью милливольтметра

рис. 2. Схема измерения разности температур газа при помощи дифференциальной термопары.

В качестве материалов для термопар используется проволока диаметром от 0,1 до 0,2 мм. Наиболее распространены следующие пары металлических проволок: 1. Платина и платинородий / 90% Pt и 10% Pr /. Эта термопара является эталонным прибором. 2. Хромель /90% Ni и 10% Cr / и алюмель /95% Ni и 5% Al/. На каждые 100 С термоЭ.Д.С. этой термопары составляет около 4 мВ. 3. Хромель и копель /56% Cn и 44% Ni/. На каждые 100 С термоЭ.Д.С этой термопары приходится около 7 мВ. 4. Медь и константан /60% Cn и 40% Ni/. На каждые 100 С термоЭ.Д.С этой термопары приходится около 4,3 мВ. При измерении температуры один спай цепи термопары, так называемый холодный спай, находится при 0 С (в тающем льде в сосуде Дюара), а другой горячий в среде, температуру которой надо измерить. Так как термоЭ.Д.С. термопары зависит от температуры обоих спаев (горячего и холодного), то термопары часто применяются для измерения разности температур в двух точках так называемая дифференциальная термопара (рис. 2). В этом случае в схеме отсутствует холодный спай и термоЭ.Д.С. с некоторой известной Э.Д.С. вспомогательного источника тока.

Описание экспериментальной установки и методика проведения измерений. Экспериментальная установка состоит из горизонтальной поверхности нагрева с эл. нагревателем, устройств для измерения температуры (ртутный термометр), хромель-копелиевые термопары, потенциометр, милливольтметр. Потребляемая мощность электрического нагревателя измеряется ваттметром. Регулирование мощности осуществляется при помощи лабораторного автотрансформатора. Измерение Э.Д.С. термопар производится с помощью потенциометра постоянного тока. Атмосферное давление измеряется барометром, а относительная влажность воздуха психрометром.

Методика проведения опытов и обработка результатов измерений. При ознакомлении с экспериментальной установкой необходимо проверить правильность включения измерительных приборов и установить стрелки приборов на нуль. Порядок выполнения работ следующий: 1. Включить нагреватель и после наступления стационарного режима работы установки измерить температуру поверхности нагревателя с помощью милливольтметра и потенциометра. 2. Поставить колбу с водой на нагревательную поверхность и довести воду до кипения, измеряя при этом температуру с помощью 3. Действительную температуру воздуха в лаборатории при измерении ртутным термометром определяем по формуле /3/. 4. Основная поправка t=0,5 /указывается в аттестате термометра/. Поправку на температуру выступающего столбика ртути рассчитываем по уравнению t=n) /4/ где n число градусов в выступающем ртутном столбике; - коэффициент видимого расширения ртути в стекле 1/С t температура, показываемая термометром, С t - средняя температура выступающего столбика ртути. Поправку на смещение положения нулевой точки определяем с помощью уравнения: /5/ где t и t - температуры, соответствующие положению нулевой точки термометра по аттестату /после нагрева в термостате/ и после очередной проверки нуля в эксплуатации / t=0,1С и после t=-0,1С /, Показания приборов и результаты вычислений необходимо занести в таблицу 1. Построить температурный график нагрева воды. Построить градуировочный график E=f(t). Практические пределы применения наиболее распространенных устройств для промышленных измерений температур. Термометрическое свойствоНаименование устройстваПределы длит. пр.нижнийверхнийТепловое расширениеЖидкостные стеклянные термометры-190600Изменение давленияМонометрические термометры-160600Изменение электрического сопротивленияЭлектрические термометры сопротивления. Полупроводниковые термометры (термисторы, теморезисторы)-90180Термоэлектрические эффекты /термоЭ.Д.С./Термоэлектрические термометры Термопары/стандартизированные Термоэлектрические термометры Термопары/специальные 13002500Тепловое
1 2
НА САЙТЕ:
Rambler TOP100 Яндекс цитирования