Изучение способов измерения температуры

Заказать работу

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

газ

 

2

 

1

 

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 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 температурными шкалами.

4.   Как определить действительную температуру.

5.   Что такое термопара?

6.   Виды приборов для измерения температуры и принцип их действия


ЛИТЕРАТУРА:

1.   Лариков Н.Н. «Теплотехника».

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



Таблица 1

№ п/п ВОДА

Нагревательная

поверхность

Показания ртутного термометра Основная поправка Поправка на температуру выступающего столбика /4/ Поправка на смеще­ние поло­жения нулевой точки /5/ Действительная температура Показания термопар Показания милли­вольтметра Показания термопар

t', С

t , С

t, С

t, С

t, С

E, мВ

С

E2, мВ


Атмосферное давление____________________________________

Относительная влажность воздуха_________________________


Другие материалы

  • Влияние температуры на концентрацию триплетных молекул в твердых растворах при сенсибилизированном возбуждении
  • ... t, характеризует скорость прироста при данной температуре концентрации триплетных молекул акцептора энергии, q = 1/t , и называется константой скорости процесса [161]. Итак, прирост в результате отжига образца числа молекул, участвующих в излучении сенсибилизированной фосфоресценции происходит по ...

  • Изучение методов оценки качества масла вологодского
  • ... Показатели, по которым производят оценку качества сырья и готового продукта, а также методы исследования приведены в табл. 3.1 (1, 3, 6) . Таблица 3.1 Методы оценки качества сырья и готового продукта Показатель качества сырья и готового продукта Метод испытания Нормативный документ на ...

  • Полупроводниковые датчики температуры
  • ... видами систематических погрешностей являются: погрешности, обусловленные нелинейностью функции преобразования, что характерно для полупроводниковых датчиков температуры [3]; погрешности, обусловленные вариацией функции преобразования вследствие изменения направления действия входной величины (для ...

  • Изучение двойного лучепреломления наведённое ультразвуком
  • ... звука, в процессе измерений регистрировали только её относительное изменение. Целью данной работы является изучение метода наблюдения двойного лучепреломления наведённого ультразвуком, для исследования температурной зависимости величины акустического двулучепреломления в изотропной фазе ...

  • Автоматизированная система изучения тепловых режимов устройств ЭВС
  • ... и др.). Это еще раз доказывает актуальность проведения экспериментальных исследований в изучении тепловых режимов устройств ЭВМ и, следовательно, создание для этих целей специализированного устройства (модуля). 7 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ СБОРКИ МОДУЛЯ АЦП 7.1 Разработка технологической схемы ...

  • Изучение тепловых явлений в школьном курсе физики
  • ... молекул (молекулярно-потенциальная) являются частью внутренней энергии тела. Такой подход правомерен и с научной точки зрения, так как тепловые явления, изучаемые в школе, протекают в пределах среднего температурного диапазона, при котором изменение внутренней энергии тел связано главным образом с ...

  • Роль и место физических методов исследования при изучении некоторых разделов химии высокомолекулярных соединений в школе и в вузе
  • ... предназначен для студентов химического отделения, специализирующихся по органической химии и химии и физике высокомолекулярных соединений, а также может быть полезен аспирантам, инженерам и научным работникам. 2.1 Метод изучения релаксации напряжения Явление релаксации - это процесс перехода ...

  • Выделение, изучение свойств микроорганизмов и их использование для выполнения подготовительных процессов переработки овчинно-мехового сырья
  • ... Целью данного этапа эксперимента являлось выделение, изучение свойств микроорганизмов и определение их видовой принадлежности. Исследуемые культуры были выделены из сточной воды после эмульсионного обезжиривания меховой овчины. Изучаемые культуры были обозначены номерами 3,7, F, G, I, Iў. Получение ...

  • Измерение вязкости
  • ... материалов. Это крайние случаи, между ними лежит большинство реальных применений. 1. Система Thermosel. Данная система предназначена для измерения вязкости малого количества материала при повышенной температуре, от +40 до +300оС. Обычно она продается в комплекте с вискозиметром, хотя можно заказать ...

  • Изучение особенностей электрических свойств магнитных жидкостей
  • ... полей. Как уже отмечалось, магнитные жидкости представляют собой дисперсные системы. Механизм электропроводности дисперсных систем определяется материалом частиц, природой стабилизирующего слоя и свойствами дисперсионной среды [30, 32]. Теории электрических процессов таких систем наиболее полно ...

  • Изучение свойств P-N-перехода различными методами
  • ... в обратном направлении. Выражение (1) описывает вольтамперную характеристику (ВАХ) p-n-перехода. Удобным средством при изучении свойств p-n-перехода является полупроводниковый диод, который представляет собой две сваренные между собой пластинки p- и n-типа. В такой пластинке можно выделить три ...

  • Лидары и надиры в изучении атмосферы
  • ... не ограничена определенными типами молекул. Она может применяться для обнаружения почти всех химических соединений, содержащихся в атмосфере, Для изучения соединений, спектр которых заранее неизвестен, желательно, чтобы детектирование всех частот комбинационного спектра осуществлялось одновременно ...

  • Постановка методики определения таурина с целью изучения обменных процессов в мягких контактных линзах
  • ... можно выделить факторы, которые необходимо учитывать и проверять при постановке (апробации) методики определения таурина: ·           в качестве органического растворителя лучше использовать этилцеллозольв, который повышает интенсивность окраски ...

  • Освещенность рабочих мест: современные подходы к измерениям и оценке
  • ... глава) определены порядок и основные этапы выполнения исследований, измерений и оценки условий освещения рабочих мест. "6. Измерения и оценка условий освещения включают следующие этапы: - изучение документации, оценка соответствия светильников требованиям по защите от воздействия среды; - ...

Каталог учебных материалов

Свежие работы в разделе

Наша кнопка

Разместить ссылку на наш сайт можно воспользовавшись следующим кодом:

Контакты

Если у вас возникли какие либо вопросы, обращайтесь на email администратора: admin@kazreferat.info