МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(Технический Университет)

Кафедра Инженерной Теплофизики

КУРСОВАЯ РАБОТА

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

По разделам:

1. Методы измерения температуры.

2. Методы измерения вакуума. Средства создания и измерения вакуума.

Студент: Благин В.А.

Группа: ТФ-14-10

Вариант: 4

Преподаватель: Мирошниченко В.И.

Оценка:

Москва 2012

Задача № 1

Температура газового потока (Т = 400 °°С) измеряется стеклянным ртутным термометром. Опишите конструкцию этого термодатчика и приведите схему. Оцените давление, которое поддерживается над мениском ртути с помощью газа, используемого в указанном термодатчике.

Измеряя температуру газового потока, необходимо учитывать, что такие термометры должны иметь высокий предел измерения, небольшую инерционность и высокую статистическую точность.

Д ля измерения температуры в данном потоке будем использовать технический термометр повышенной прочности, предназначенный для области измерений температур от -30 до +600 ⁰С, показаниям которого используются поправки согласно свидетельству. Пространство в капилляре над ртутью заполняется азотом, давление которого порядка 2х Мпа. Такие термометры изготавливают только с вложенной шкалой (рис. 1); прямыми и угловыми (изогнутыми под углом 90⁰); нижняя часть выполняется различной длины (от 66 до 2000 мм). Технические термометры градуируются и поверяются при погружении всей нижней части L, поэтому при измерениях в эксплуатационных условиях нижняя часть L термометра погружается в среду, температура которой измеряется, полностью. При выборе шкалы технических термометров необходимо одновременно выбрать длину и форму нижней его части. Пределы допускаемых погрешностей показаний термометров устанавливаются в зависимости от диапазона измерений температур, цены деления и термометрической жидкости.

Рис. 1. Технические термометры

1 – резервуар; 2 – капилляр; 3 – шкала; 4 – оболочка;5 – нижняя часть термометра (L).

Задача № 2

Определить коэффициент ослабления А поглощающего стекла оптического пирометра, если известно, что температура T₁ абсолютно черного тела, измеренная по шкале пирометра без применения поглощающего стекла, уменьшилась до Т₂ при введении поглощающего стекла. От каких физических свойств зависит коэффициент А? (Т₁ = 1810 С, Т₂ = 820С.)

Пирометр – средство измерения температуры тел по их тепловому излучению.

В иды пирометров: оптический, цветовой, радиационный.

Принцип работы пирометра основан на сравнении яркостей нагретого тела 1 и нити накаливания пирометрической лампы 5 в монохроматиче­ском свете. Измерения выполняются следующим образом. Пирометр ви­зируют на объект в точку измерения температуры. Объект воспринимает­ся через красный светофильтр 7 в виде красного фона определенной ярко­сти. Подбирая соответствующую величину электрического тока в цепи лампы 5, добиваются такого же свечения нити накаливания, как и у объ­екта. В этом случае нить становится неразличима на фоне объекта, «исчезает». Измерительный прибор в этом случае дает значение яркостной температуры тела.

Следует подчеркнуть, что измерения проводятся в монохроматиче­ском свете. Этого добиваются с помощью красного светофильтра 7 и свойств человеческого глаза. Диафрагмы 3 и 8 позволяют регулировать углы α и β, добиваясь от­сутствия дифракции лучей на нити лампы и четкого ее изображения.

При высоких температурах объекта яркость фона велика, что мешает работе с пирометром. Кроме того, нить пирометрической лампы может устойчиво работать и иметь стабильную градуировку в ограниченном диапазоне температур (до 1400 °С). Поэтому с целью расширения рабоче­го диапазона температур пирометра на более высокие температуры устанавливают поглощающее стекло 4, которое ослабляет фактическую яр­кость объекта.

Коэффициентом ослабления поглощающего стекла А называется безразмерное отношение суммы поглощённого, отражённого и рассеянного стеклом потоков излучения к упавшему на него потоку излучения.

Поглощающее стекло характеризуется коэффициентом пропускания τ^’_λ, который показывает, какая доля лучистой энергии спектрального участка, используемого в оптическом пирометре, упавшая на стекло, пропускается им.

Для определения коэффициента пирометрического ослабления поглощающего стекла оптического пирометра воспользуемся формулой

или

Т₁ = 1810 + 273.15 = 2083.15 К

Т₂ = 820 + 273.15 = 1093.15 К

А = 0.0004347 К^-1

Видно, что коэффициент ослабления зависит от длины волны падающего излучения и от коэффициента пропускания τ^’_λ, который, в свою очередь, зависит как от размера тела, его формы и состояния поверхности, так и от угла падения, спектрального состава и поляризации излучения. Поскольку при прохождении света через поглощающее стекло происходит уменьшение интенсивности света, вследствие взаимодействия его с частицами стекла. Стекло пропускает только определенную составляющую световой волны, и свет оказывается поляризованным.