5. Последовательность проведения поверки

Загрузив поршень соответствующим тарировочным весом, в гидравли- ческом блоке повышают давление путем вращения штурвала насоса высоко- го давления по часовой стрелке, до тех пор, пока указатель не займёт поло- жение между нижней и верхней красными рисками. Это указывает на то, что давление в гидравлическом блоке соответствует давлению, которое набрано тарировочными грузами. После этого рукой сообщают поршню с грузами лёгкое вращательное движение, и слегка постукивают пальцем по корпусу манометра для снижения трения. Значение давления и заносите в таблицу как тарировочное, одновременно записывая и показания манометра.

После проведения тарировки стенд приводится исполнителями в ис- ходное состояние, для чего необходимо вывести плунжер насоса высокого давления в крайнее положение, вращая штурвал против часовой стрелки, а затем открыть клапаны 10, 11 и 12.

6. Обработка результатов измерений

После определения абсолютной и относительной погрешностей пове- ряемых манометров, необходимо построить соответствующие графики. На основании графиков необходимо сделать вывод о соответствии манометра классу точности и пригодности поверяемого манометра к эксплуатации, сравнив полученные данные с максимально допустимой абсолютной по- грешностью.

7 Контрольные вопросы

1. Каковы сроки очередной поверки рабочих манометров?

2. Какими манометрами осуществляется поверка рабочих манометров?

3. По каким отметкам судят об очередном сроке поверки манометра?

Лабораторная работа № 4

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИНЕРЦИОННЫХ СВОЙСТВ ДАТЧИКОВ ТЕМПЕРАТУРЫ

1. Цель работы

Целью работы является изучение физических свойств датчиков темпе- ратуры и определение их инерционных свойств.

2. Характеристика работы

Программа работы предусматривает изучение конструкции датчиков температуры, определение характера зависимости выходных величин датчи- ков от температуры, изучение зависимости инерционных свойств датчиков температуры от внешних условий работы (свойства окружающей среды во- круг датчика, особенности теплообмена датчика и среды в переходном про- цессе выравнивания температур).

3. Общие сведения

В качестве датчиков температуры наиболее часто применяются жидко- стные термометры, термометры сопротивления и термопары. Датчик темпе- ратуры обычно состоит из преобразователя температуры, защитного чехла, являющегося одновременно корпусом датчика, и головки датчика.

Для жидкостного стеклянного термометра в качестве преобразователя темпе- ратуры применяют жидкости (спирт, ртуть, толуол и др.), помещенные в стеклянный объем. Защитный чехол выполняют также из стекла. Головкой датчика является капилляр, по уровню жидкости в котором судят о значении измеряемой температуры.

Термометры сопротивления используют в качестве преобразователя темпе- ратуры катушку с проволокой, электрическое сопротивление которой изме- няется с изменением температуры. Запаянный чехол из стали обеспечивает прочность конструкции и защищает катушку от непосредственного сопри- косновения с агрессивной средой. В случае измерения температуры неагрес- сивной среды защитного чехла в месте расположения катушки может и не быть. В этом случае защитный чехол служит корпусом, на котором крепятся все детали термометра. На головке термометра сопротивления располагаются клеммы выводных проводов для присоединения катушки к измерительному прибору.

Устройство и назначение термопар мало отличается от устройства термомет- ров сопротивления, за исключением преобразователя температуры, который в термопарах представляет собой спай двух термоэлектродных проводников. Температура преобразователя всегда несколько отличается от температуры измеряемой среды вследствие инерционности процесса теплообмена между внешней поверхностью защитного чехла и преобразователем температуры и потерь теплоты в окружающее пространство. Для уменьшения потерь тепло- ты датчик необходимо погружать, возможно, глубже в измеряемую среду, а

для ускорения процесса теплообмена следует применять по возможности преобразователи без защитного чехла.

Датчик принимает температуру измеряемой среды постепенно, поскольку он обладает определенной массой и теплоемкостью. Длительность этого про- цесса характеризуется тепловой инерцией, которая зависит от соотношения теплоемкости – С и теплоотдачи – А датчика температуры. При этом тепло- емкость датчика определяется его конструкцией, массой и средней теплоем- костью материалов, составляющих совокупность конструкции. На теплоот- дачу значительное влияние оказывают: природа среды, ее агрегатное состоя- ние (газ, жидкость, твердое тело), скорость движения среды по отношению к датчику, положение преобразователя относительно потока среды и т.п.

При принятых условиях измерения температуры данным датчиком отноше- ние С/А = Т/К представляет собой меру инерционных свойств преобразова- теля температуры, где Т – показатель тепловой инерции, имеющий размер- ность времени, с; К - постоянная датчика, определяющая отношение массы датчика к его внешней поверхности теплообмена и имеющая размерность кг/м². Поскольку постоянная датчика К определяется его конструктивными характеристиками, независимыми от условий измерения, то ее можно не учи- тывать при определении величины показателя тепловой инерции Т.

С условием принятых допущений для любого промежутка времени ∆τ, от- считываемого с момента начала нагревания или охлаждения, разность темпе- ратур среды и термометра (преобразователя) может быть представлена в ви- де:

∆t = tc – tn,

а теоретически процесс описывается уравнением (математической моделью) вида:

∆t = ∆to e ^(-τ),

где ∆to = tc - to – наибольшая разность температур среды, в которую поме- щен преобразователь для определения инерционных свойств tc, и начальной to, °C.

В безразмерном виде фиксируемое прибором приращение выходного пара- метра представляется как:

∆D = (tc – tn) / (tc – to)

и соответственно математическая модель прцесса примет вид :

_{∆D = е} (-∆τ/Т)_,

где ∆D = ∆t/∆to изменяется от 1 до 0.

При этом температура среды tc представляет собой конечную температуру, которую принимает датчик температуры после стабилизации значений тем- ператур в конце переходного режима (выравнивание температур среды и

датчика),

tп – текущее значение по времени температуры преобразователя,

to - начальное значение температуры преобразователя.

Показатель тепловой инерции Т определяется экспериментально по графику переходного процесса (при нагревании или охлаждении датчика). Численное значение величины показателя тепловой инерции определяется из условия, что при ∆τ = Т получим показатель экспоненты в виде

∆τ/Т = 1,

и тогда

∆D = 1/e = 0,368.

В результате на графике переходного процесса находят значение ∆D=0,368, проводят горизонтальную линию до пересечения с графиком и опускают вер- тикаль до пересечения с осью абсцисс, а затем считывают значение Т, выра- женное в единицах времени построенного графика. Установившееся значе- ние переменного выходного параметра преобразователя имеет место при ∆τ

→ ∞ и ∆D → 0, откуда следует, что теоретически, преобразователь изменяет свою температуру при нагреве или охлаждении бесконечно долго. Практиче- ски установившееся значение выходного параметра преобразователя дости- гается с погрешностью менее 1 % при значении ∆τ=5Т. В этом случае

∆D=0,007.