4. Состав установки

Установка состоит из следующих приборов: автоматического потенциометра для наблюдения и записи температур от датчика температуры в виде термо- пары, стеклянного жидкостного термометра и двух сосудов с водой, в одном из них температура воды соответствует температуре помещения, а в другом кипящая вода при температуре 100°С.

5. Порядок проведения экспериментов Описание метода.

Для экспериментального определения показателя тепловой инерции мы

применим метод единичного скачка. Применительно к нашей задаче он вы- глядит таким образом: Температуру сосуда с кипятком мы условно принима- ем за t _к = 1,0 а температуру окружающей среды (воздуха и холодной воды в сосуде) за t _х = 0,0. Безразмерная разность температур горячей и холодных сред в этом случае составляет 1,0, а безразмерная температура датчика вы- числяется как:

D  ^tп

t_к

• t_х

• t_х ^;

где t_п – температура преобразователя (показания термометра).

Безразмерная разность температур термометра и среды в которую он погру- жён составит:

D 

t_п  t_к

при нагреве –

t_к  t_х

, (со знаком - );

при охлаждении –

по

D 

t_п  t_х t_к  t_х

, (со знаком + соответственно).

Работа включает в себя 4опыта:

• нагрев ртутного термометра в кипятке;

• охлаждение ртутного термометра на воздухе;

• нагрев термопары в кипятке;

• охлаждение термопары на воздухе.

Последовательность действий при проведении опытов

1. Опустить термометры (ртутный и термопару) в сосуд с водой комнатной температуры. Определить показания термометров, руководствуясь схемами измерения (подключения).

2. Быстро, но аккуратно перенести ртутный термометр в сосуд с кипящей водою и фиксировать его показания по времени через каждые 0,5 секунды с момента погружения в кипяток до дости- жения максимальных показаний (98–100^ОС). За первую точку ряда опытных значений параметров принимаем время переноса – 0с и показания термометра в первом (холодном) сосуде.

3. После достижения стабильных показаний термометра в кипятке, быстро, но аккуратно вынуть ртутный термометр из сосуда с ки- пящей водою, уложить его на стол и фиксировать его показания по времени сначала через каждые 5 секунд, затем, увеличивая по мере остывания интервал между замерами, таким образом, раз- ница температур между замерами составляла примерно 5-10^ОС. Опыт продолжается до охлаждения термометра, но не менее 12 минут.

4. Опыты, выполненные с термометром, повторить с термопарой. Интервал между замерами при нагревании – примерно 5секунд в начале опыта и может быть увеличен до 30с к концу опыта. При остывании термопары на воздухе интервал между замерами вна- чале 30с, к концу может быть увеличен до 2 минут. Продолжи- тельность опыта 15 – 20 минут.

5. После окончания исследования термометров выключить все при- боры, разобрать схему и убрать рабочее место.

6. Обработка результатов измерений и оформление отчета

Результаты измерений занести в 4 таблицы и построить 4 графика зави- симости показаний термометров от времени для каждого опыта.

Привести графики к безразмерному виду и определить по ним посто- янную времени – Т для каждого датчика температуры и процесса. Для этого

провести горизонтальные линии, соответствующие значениям температур кипятка и холодной воды (окружающего воздуха). Принять расстояние меж- ду линиями (выраженное в ^ОС или мм) за 1,0 и разбить его на 10 частей (шка- лу через 0,1).

Отложить от линии, соответствующей температуре среды в которую был по- гружен термометр, по полученной шкале 0,368 (вниз для процесса нагрева и вверх для охлаждения). Провести через эту точку горизонтальную линию до пересечения с графиком, откуда опустить вертикаль на ось абсцисс. Полу- ченное значение времени, (с., мин.) будет равно постоянной – Т датчика тем- пературы.

Разбить на оси абсцисс шкалу безразмерного времени значениями кратными Т – 1Т,2Т,3Т, и т.д.

Сделать выводы об особенностях переходных процессов для разных датчи- ков температуры и различных условий их использования.

Отчет должен содержать таблицы измерений и вычислений, проведен- ных по ходу работы, показатели инерции для всех переходных процессов, за- ключение о влиянии конструктивных характеристик термометров и условий работы на инерционные свойства, рекомендации по использованию изучен- ных термометров в судовых и лабораторных условиях.