Послідовність виконання роботи

Вступ

 

Відповідно до програми підготовки вчителів трудового навчання курс “Теплотехніка та теплові машини” є дисципліною загальнотехнічного циклу та складовою курсу «Машинознавство».

Мета курсу полягає в оволодінні студентами сучасними методами отримання і перетворення теплоти, а також у вивченні принципів дії та конструктивних особливостей теплоенергетичних пристроїв, апаратів, машин та їх практичного застосування.

Основне завдання цієї дисципліни полягає у тому, щоб майбутні вчителі трудового навчання здобули не тільки міцні теоретичні знання, а й вміння та навички роботи з теплоенергетичним устаткуванням.

Ефективність засвоєння знань, перевірка на практиці теоретичних закономірностей, а також формування умінь та навичок роботи з теплотехнічними пристроями та машинами значною мірою залежить від виконання циклу лабораторних робіт, передбачених програмою.

Послідовність проведення лабораторної роботи та її результати оформляються у вигляді звіту.

Звіт повинен містити:

- номер лабораторної роботи, тему, мету , прилади та обладнання;

- короткі теоретичні відомості;

- схеми установок, виконані за допомогою креслярських інструментів;

- таблиці з даними дослідження;

- математичні розрахунки результатів експерименту;

- загальні висновки щодо виконаної роботи.

Перед виконанням практичної частини лабораторної роботи студент повинен вивчити теоретичний матеріал з теми, законспектувати його у звіті, накреслити схеми лабораторних установок, знати їх будову та принцип дії. Після успішного складання викладачеві теоретичної частини студент допускається до виконання практичної роботи. Виконана і належним чином оформлена лабораторна робота захищається шляхом співбесіди з викладачем. Під час захисту студент повинен продемонструвати глибокі теоретичні знання з теми та вміння аналізувати отримані результати дослідження. Лабораторна робота оцінюється диференційовано.

Навчальним планом передбачено індивідуальну роботу, що складається з чотирьох питань та чотирьох задач, які охоплюють усі розділи курсу. Індивідуальне завдання необхідно підготувати у вигляді реферату на папері формату А4 та здати у визначений викладачем термін.

Індивідуальна робота зараховується за умови виконання її згідно з висунутими вимогами та правильності відповідей на завдання.

Для поточного контролю знань студентів з модулів «Термодинаміка і теплопередача», «Теплові машини» пропонуються тестові завдання.

Навчально-методичний посібник має на меті допомогти студентам денної та заочної форм навчання засвоїти навчальний матеріал з курсу «Теплотехніка та теплові машини».

 

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №1

БУДОВА І РОБОТА ПРИЛАДІВ ДЛЯ ВИМІРЮВАННЯ ТЕМПЕРАТУРИ

Мета роботи:	Вивчити найбільш поширені методи вимірювання температури. Ознайомитися з будовою і роботою приладів для вимірювання температури. Провести градуювання термопари.
Прилади та обладнання:	Стенд вимірювальних приладів температури, електропіч, еталонна термопара, дослідна термопара, лабораторний потенціометр, льодовий термостат.

 

Теоретичні відомості

Для вимірювання температури використовують зміну фізичних властивостей тіл при їх нагріванні: зміна об’єму тіла, його лінійних розмірів або електричних характеристик. Прилади, які працюють за цими принципами, поділяють на:

1) рідинні скляні термометри, принцип дії яких ґрунтується  на тепловому розширенні рідини;

2) манометричні термометри працюють на основі зміни тиску робочого тіла, що залежить від його температури;

3) ділатометричні та біметалічні термометри, принцип дії яких ґрунтується на зміні лінійних розмірів твердих тіл залежно від зміни температури;

4) термопари – це прилади, у яких використовується термоелектричний ефект;

5) термометри опору працюють на основі властивостей металів та сплавів змінювати свій електричний опір при нагріванні;

6) пірометри випромінювання – це прилади, у яких інтенсивність випромінювання залежить від температури.

Термопари

Для вимірювання температур використовують термопари, робота яких ґрунтується на принципі термоелектричного ефекту. Сутність його полягає у тому, що: в електричному колі, яке утворюють два різнорідних провідника, виникає різниця електричних потенціалів (термоелектрорушійна сила або термо-ЕРС), якщо точки спаїв цих провідників розміщені у середовищі з різними температурами. Пояснюється це тим, що вільні електрони у різних провідниках мають різний тиск і при стиканні починають дифундувати з одного провідника у другий. Кількість дифундуючих електронів, а отже, й потенціал спаю залежить від температури, до якої нагрітий спай, і матеріалів, з яких виготовлене термоелектричне коло (термопара). При цьому величина різниці потенціалів буде пропорційною різниці температур спаїв D t, тобто:

DЕ = H·D t,

де Н-коефіціент пропорційності - чисельно дорівнює термо-ЕРС, яка виникає у колі при різниці температур спаїв на один градус.

Термопара складається з двох різнорідних провідників (термоелектродів), з’єднаних (зварених) з одного кінця. Вільні кінці термопари приєднуються до приладу, який вимірює термо-ЕРС. Температура вільних кінців повинна підтримуватися постійною. Часто вона дорівнює нулю.

Термо-ЕРС термопар вимірюють мілівольтметрами, потенціометрами, гальванометрами.

Матеріал термопар повинен бути термоелектрично однорідним, оскільки неоднорідність матеріалу може привести до неточності результатів вимірювань. Діаметр термоелектричного дроту–0,2-0,5 мм, рідше–біля 1 мм. Найбільш поширені стандартизовані термопари представлені в таблиці 1.

Таблиця 1

Найменування термопар	Умовні позначення	Верхня межа застосування термопари, в°С
Мідь-константан	МКН	350
Мідь-копель	МКП	350
Хромель-копель	ХК	600-800
Хромель-алюмель	ХА	900-1000
Платино-родій-платина	ПП-21	1300
Вольфрам-реній (5%)	ВР 5	2000
Вольфрам-реній (20%)	ВР 20	2000
Силіто-вуглецеві термопари	--------	до 3000
Вуглець-карбіт титану	--------	до 3000

Для точного вимірювання невеликих перепадів температур використовують багатоспайні термопари, які послідовно з’єднані між собою (рис 1.1).

Рис. 1.1. Схема багатоспайної установки термопари

К-константановий електрод, М-мідний електрод, 1,2-мідні підвідні провідники

 

Парні спаї з’єднуються в один пучок, а непарні–у другий.

Спаї повинні мати електричну ізоляцію. Для вимірювання перепаду температур, наприклад, уздовж вимірювальної ділянки спаї диференційної термопари встановлюються на вхідному та вихідному перерізах.

Термометри опору

Принцип дії електричного термометра опору ґрунтується на властивості його чутливого елементу, виконаного з металу або напівпровідника, змінювати свій опір  залежно від температури.

Термометри опору виготовляють із тонкого металічного дроту, який намотується на каркас із ізоляційного матеріалу (слюди, пластмаси, кварцу, кераміки). Для термометра опору в паспорті вказується залежність опору від температури у вигляді співвідношення:

R_t=R_o(1+At+Bt²),                                 

де R_o-опір матеріалу, з якого виготовлений термометр при 0⁰С, коефіцієнти А, В встановлені для кожного термометра. Наприклад, для платини А=3,968470·10^-3 град^-1; В=5,8470·10^-7 град^-1.

Термометр опору поміщують у дослідне середовище, його опір вимірюється потенціометром, після чого на основі паспортних даних визначається значення температури.

Чутливий елемент термометрів опору виготовляють із платини (до 600°С), міді (до 200°С) або нікеля (до 150°C).

 

Оптичні пірометри

Технічні візуальні оптичні пірометри призначені для вимірювання температури від 800 до 4500°С і вище. Найбільш досконалим є монохроматичний пірометр із зникаючою ниткою розжарювання. Схема оптичного пірометра подана на рис. 1.2.

Рис. 1.2. Схема оптичного пірометра

1 – об'єктив; 2 – сіре скло; 3 – пірометрична лампа; 4 – червоний світлофільтр; 5 – окуляр; 6 – вольтметр; 7 – реостат; 8 – джерело струму.

 

За допомогою об’єктива 1 зображення джерела випромінювання збігаються в одній площині із зображенням нитки пірометричної лампи 3. Переміщуючи окуляр, одержують різке зображення нитки розжарювання лампи на фоні джерела випромінювання. Потім за допомогою реостата 7 (у колі акумуляторної батареї 8) змінюють яскравість розжарювання нитки. У той момент, коли яскравість нитки дорівнює яскравості джерела випромінювання (у межах контрастної чутливості людського ока), тобто коли зображення нитки лампи зникає з поля зору спостерігача, проводять підрахунок температури на шкалі вольтметра 6, проградуйованого у градусах Цельсія. Постійність показників оптичного пірометра залежить від стабільності характеристик пірометричної лампи. У лампи з вольфрамовою ниткою протягом довгого часу залежність яскравості нитки від сили струму є сталою, якщо температура розігріву не більше 1500°С. Щоб виміряти більш високі температури, використовують сіре скло 2. Його оптична щільність така, що температура зображення не перевищує 1500°С.

Градуювання термопари

Після виготовлення термопари проводиться її градуювання за допомогою еталонної термопари, градуювальна крива якої відома, або за допомогою термометра опору. Крім еталонної термопари, необхідні електрична нагрівальна піч і лабораторний потенціометр.

Температура робочих кінців еталонної і дослідної термопари повинна бути однакова, тому їх розміщують у металевому блоці, який опускають у піч. Холодні спаї занурюють у пробірку з трансформаторним маслом, а пробірку встановлюють у суміш льоду з водою (льодовий термостат). Допускається градуювання термопар при температурі вільних кінців відмінних від 0°С. У цьому випадку температура вільних кінців повинна підтримуватися постійною і вимірюватись із високою точністю.

 

Послідовність виконання роботи

1. Включити електричну піч.

2. Дочекатися встановлення стаціонарного режиму.

3. Провести вимірювання термо-ЕРС спочатку еталонної термопари, а потім дослідної при температурах 20, 30, 40, 50, 70, 90, 100^оС.

4. Побудувати градуювальний графік залежності, t=f(ΔE).

 

Контрольні питання

1. Які існують методи вимірювання температури?

2. На яких принципах ґрунтується робота термопари та термометру опору?

3. Які бувають пірометри і в якому діапазоні температур вони використовуються? Принцип дії пірометрів випромінювання.

4. Мета та методи градуювання термопари.

5. Будова та принцип дії манометричних, біметалічних термометрів.

 

 

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №2

---

Дата добавления: 2018-05-02; просмотров: 572; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!