Реферат: Изучение способов измерения температуры

Лабораторная работа.

«Изучение способов измерения температуры»

Цельработы: углубить знания по курсу общей теплотехники и получить навыкиэкспериментального определения температуры тел.

Вработе необходимо:

1.Измерить температуру нагревательной поверхности, окружающей среды и воды вколбе с помощью ртутного термометра, хромель-копелиевых термопар, милливольтметраи потенциометра.

Теоретические основы.

Температурахарактеризует тепловое состояние тела и измеряется в градусах. Температура телаизменяется пропорционально средней кинетической энергии поступательногодвижения молекул. Численное значение температуры зависит от выбраннойтемпературной шкалы.

Втехнике температура измеряется по Международной стоградусной шкале /шкалаЦельсия/ и обозначается через t, />С. В этойшкале при нормальном давлении /760 мм рт. ст./ состоянию тающего льдасоответствует температура 0 />С, а точкекипения воды — 100/>С. Для измерениятемпературы используется также термодинамическая шкала температур /шкалаабсолютных температур, или шкала Кельвина/. Нуль абсолютной шкалы температурсоответствует значению t=-273,15 />С.

Абсолютнаятемпература тела

Т, К=t, />С/>+273,15     /1/

ВСША и Англии для измерения температуры применяют шкалу Фаренгейта. На этойшкале /t/>,F/ температура таяния льда и температура кипения водыобозначены соответственно через 32/> и 212/> для перевода показаний этойшкалы в />С и обратно служатсоотношения:

t/>С=/>(t/>,F-32);            t/>F=/>(t/>С+32)    /2/

Параметромсостояния является абсолютная температура.

Температуруизмеряют с помощью устройств, использующих различные термометрические свойстважидкостей, газов и твердых тел. В табл. 2 приведены наиболее распространенныеустройства для измерения температуры и практические пределы их применения.

Ртутныестеклянные термометры основаны на свойстве тел изменять свой объем взависимости от температуры. В качестве термометрического тела чаще всегоприменяют ртуть и спирт.

Приточных измерениях температуры при помощи ртутных термометров к их показаниямвводятся следующие поправки:

/1/основная /инструментальная/ поправка />t

/2/поправка на температуру выступающего столбика ртути  />t/>/>

/3/поправка на смещение положения нулевой точки />t/>

Вобщем случае определение действительной температуры среды по показаниямртутного термометра t' производится согласно равенству:

t= t'+/>t+/>t/>+/>t/>.      /3/

Притемпературах выше 150-200 />С ртутныетермометры применяются редко.

Внастоящее время для измерения температуры получили широкое применение термопары/термоэлектрические преобразователи/.

Термоэлектрическийметод измерения температуры основан на использовании зависимоститермоэлектродвижущей силы от температуры.

Термопарапредставляет собой 2 разнородных проводника, составляющих общую электрическуюцепь /рис. 1/. Если температуры мест соединений (спаёв) проводников t/> и t/> неодинаковы, то возникает термо-Э.Д.С. и по цепипротекает ток. Величина термо-Э.Д.С. тем больше чем больше разность температур.

/>/>

рис. 1. Схема измерения показаний термопары с помощьюмилливольтметра

газ

 

2

 

1

  />/>/>/>

рис. 2. Схема измерения разности температур газа припомощи дифференциальной термопары.

Вкачестве материалов для термопар используется проволока диаметром от 0,1 до 0,2мм. Наиболее распространены следующие пары металлических проволок:

1.  Платина и платинородий  / 90% Pt и10% Pr /. Этатермопара является эталонным прибором.

2.  Хромель /90% Ni и 10% Cr / и алюмель /95% Ni и 5% Al/. На каждые 100 />СтермоЭ.Д.С. этой термопары составляет около 4 мВ.

3.  Хромель и копель /56% Cn и 44% Ni/. На каждые100 />С термоЭ.Д.С этой термопарыприходится около 7 мВ.

4.  Медь и константан /60% Cn и 40% Ni/. На каждые100 />С термоЭ.Д.С этой термопарыприходится около 4,3 мВ.

Приизмерении температуры один спай цепи термопары, так называемый холодный спай,находится при 0 />С (в тающем льде всосуде Дюара), а другой – горячий в среде, температуру которой надо измерить.

Таккак термоЭ.Д.С. термопары зависит от температуры обоих спаев (горячего ихолодного), то термопары часто применяются для измерения разности температур вдвух точках – так называемая ­­дифференциальная термопара (рис. 2). В этомслучае в схеме отсутствует холодный спай и термоЭ.Д.С. с некоторой известнойЭ.Д.С. вспомогательного источника тока.

Описание экспериментальной установки и методикапроведения измерений.

Экспериментальнаяустановка состоит из горизонтальной поверхности нагрева с эл. нагревателем,устройств для измерения температуры (ртутный термометр), хромель-копелиевыетермопары, потенциометр, милливольтметр.

Потребляемаямощность электрического нагревателя измеряется ваттметром. Регулированиемощности осуществляется при помощи лабораторного автотрансформатора. ИзмерениеЭ.Д.С.  термопар производится с помощью потенциометра постоянного тока.

Атмосферноедавление измеряется барометром, а относительная влажность воздуха –психрометром.

Методика проведения опытов и обработка

результатов измерений.

Приознакомлении с экспериментальной установкой необходимо проверить правильностьвключения измерительных приборов  и установить стрелки приборов на нуль.

Порядок выполнения работ следующий:

1.  Включить нагреватель и посленаступления стационарного режима работы установки измерить температуруповерхности нагревателя с помощью милливольтметра и потенциометра.

2.  Поставить колбу с водой нанагревательную поверхность и довести воду до кипения, измеряя при этомтемпературу с помощью

3.  Действительную температуру воздухав лаборатории при измерении ртутным термометром определяем по формуле /3/.

4.  Основная поправка />t=0,5 /указываетсяв аттестате термометра/.

Поправкуна 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.

Поправкуна смещение положения нулевой точки определяем с помощью уравнения:

/>      /5/

где t/> и t/> - температуры, соответствующие положению нулевойточки термометра по аттестату /после нагрева в термостате/ и после очереднойпроверки нуля в эксплуатации / t/>=0,1/>С  и послеt/>=-0,1/>С /,

Показания приборов и результаты вычислений необходимозанести в таблицу 1.

Построить температурный график нагрева воды.

Построить градуировочный график E=f(t).


Практические пределы применения наиболеераспространенных устройств для промышленных измерений температур.

Термометрическое свойство Наименование устройства Пределы длит. пр. нижний верхний Тепловое расширение Жидкостные стеклянные термометры -190 600 Изменение давления Монометрические термометры -160 600 Изменение электрического сопротивления

Электрические термометры сопротивления.

Полупроводниковые термометры (термисторы, теморезисторы)

-90 180 Термоэлектрические эффекты /термоЭ.Д.С./

Термоэлектрические термометры

Термопары/стандартизированные

Термоэлектрические термометры

Термопары/специальные

1300 2500 Тепловое излучение

Оптические тпирометры

Радиационные пирометры

Фотоэлектрические пирометры

Цветовые пирометры

700

20

600

1400

6000

3000

4000

2800

Контрольные вопросы:

1.  Что называется температурой?

2.  Как получены температурные шкалы?(Цельсия, Кельвина, Фаренгейта).

3.  Соотношение между температурнымишкалами.

4.  Как определить действительнуютемпературу.

5.  Что такое термопара?

6.  Виды приборов для измерениятемпературы и принцип их действия


ЛИТЕРАТУРА:

1.  Лариков Н.Н.  «Теплотехника».

2.  Термо- и влагометрия пищевыхпродуктов. Справочник под ред. И.А. Рогова  М., 1988 г.


еще рефераты
Еще работы по теплотехнике