МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
(Технический Университет)
Кафедра Инженерной Теплофизики
КУРСОВАЯ РАБОТА
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
По разделам:
Методы измерения температуры.
Методы измерения вакуума. Средства создания и измерения вакуума.
Студент: Катаев И.В.
Группа: ТФ-14-10
Вариант: 13
Преподаватель: Мирошниченко В.И.
Москва 2012
I. Задание №1 Раздел: "Методы измерения температуры". Задача №1
Определите верхний предел температуры, при которой может быть использован ртутный стеклянный термометр со следующими характеристиками: объем капилляра над мениском ртути заполнен азотом при давлении 0,6 МПа.
Ртуть остается жидкой при атмосферном давлении в интервале температур
от -38,87 °С до 356,58 °С. Собственное давление насыщенных паров ртути при температуре выше 356,58 °С невелико, что дает возможность при относительно небольшом увеличении давления над ртутью в стеклянном баллоне термометра повысить температуру кипения ртути и тем самым расширить температурный интервал применения термометра.
Для решения задачи воспользуемся табличными результатами (давление насыщенного пара ртути при температуре):
Верхний предел температуры, С0 |
Давление, МПа |
470 |
0.5579 |
T |
0.6 |
480 |
0.6446 |
Аппроксимируя данные таблицы, получим:
Ответ: T=475С.
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?
Дано:
Т1 = 1900 С, Т2 = 720С.
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.
Для определения коэффициента пирометрического ослабления а поглощающего стекла оптического пирометра воспользуемся формулой:
Коэффициент А, характеризующий ослабляющее действие данного стекла, зависит от оптической плотности поглощающего стекла.
В качестве поглощающего стекла применяют обычно стекло марки ПС-2,а иногда марки НС-13.
Оптическая плотность этих стёкол зависит от температуры самих стёкол. При повышении температуры поглощающих стекол ПС-2 его оптическая плотность увеличивается, а НС-13 – уменьшается. Следует также иметь ввиду, что влияние температуры у стекла НС-13 оказывается несколько сильнее, чем у стекла ПС-2.
Значение этого коэффициента показывает, какая доля лучистой энергии спектрального участка, используемого в оптическом пирометре, упавшая на стекло, пропускается им. Таким образом, измерение яркостных температур с включенным поглощающим стеклом производится путем сравнения неослабленной яркости нити пирометрической лампы с ослабленной яркостью источника излучения.
Ответ: A=0.000546736 K-1