М ІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

МАРІУПОЛЬСЬКИЙ КОЛЕДЖ

ДЕРЖАВНОГО ВИЩОГО НАВЧАЛЬНОГО ЗАКЛАДУ

«ПРИАЗОВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ»

Методичні вказівки

до виконання контрольної роботи

з навчальної дисципліни «Основи метрології

і засоби технологічного контролю»

для студентів спеціальності

5.05020201 «Монтаж, обслуговування засобів

і систем автоматизації технологічного виробництва»

Мариуполь, 2014

Методичні вказівки до виконання контрольної роботи з навчальної дисципліни «Основи метрології і засоби технологічного контролю» / Укладач: Г.В. Тесленко. - Маріуполь, 2014. – 32 с

Методична розробка призначена для викладачів вищих навчальних закладів I-II рівнів акредитації для студентів спеціальності 5.05020201 «Монтаж, обслуговування засобів і систем автоматизації технологічного виробництва»

Розглянуто та схвалено на засіданні циклової комісії Автоматизації техпроцесів

Протокол від “____” _________ 201__ року № ____

Голова циклової комісії АТП__________________(Мартинова Т.М.)

Методичні вказівки до виконання контрольної роботи

Учбовим планом передбачається одна домашня контрольна робота.

Контрольна робота є складовою частиною самостійної роботи студента заочної форми навчання по засвоєнню програми дисципліни.

Контрольне завдання включає три завдання і два теоретичні питання. При виконанні завдань передбачається визначення параметрів і характеристик приладів і вимірювальних перетворювачів температури, тиску, витрати газу і рідини, рівня рідини, вологості газу і повітря. Завдання, розрахунки і теоретичні питання повинні виконуватися з детальними поясненнями і посиланнями на літературу. При рішенні завдань необхідно використати методичні вказівки,(п.п. 6.1-6.5), Додатки, рекомендовану літературу.

При виконанні контрольних робіт необхідно використати теоретичні знання по дисципліні, що вивчається, і при виконанні запропонованих варіантів завдань, побудованих на використанні різних прийомів і методів аналізу, показати міру оволодіння навичками обробки інформації.

Виконуючи контрольні завдання слід керуватися нижче приведеними методичними вказівками з урахуванням методів і прийомів аналізу.

Перед виконанням кожного завдання необхідно вивчити програмний матеріал курсу, що відноситься до цієї теми.

При виконанні контрольної роботи необхідно :

- правильно оформити графіки. Осі координат мають бути позначені, на осях проставлені масштабні ділення і їх цифрові значення;

- схеми креслити відповідно до діючих стандартів на буквені і графічні позначення елементів схем(схеми можна виконати в графічному редакторові на комп'ютері);

- список літератури має бути приведений у кінці контрольної роботи. При виконанні роботи мають бути приведені посилання на використану літературу;

• усі розрахунки робляться в системі СІ;

• довідкові дані і коефіцієнти вказані в Додатку методичних вказівок або в довідковій літературі

Застосування ксерокопій в завданні, що вимагає графічного виконання схем, не допускається.

Контрольні завдання розроблені на 30 варіантів. Номер варіанту відповідає порядковому номеру студента за списком в журналі учбового зайняття.

Контрольні роботи, виконані недбало, з порушенням вимог, що пред'являються, і що не відповідають заданому варіанту, не зачитуються.

1.1 Вимір температури (завдання № 1 для варіантів 1 - 30)

1 Термометри розширення діють на підставі здатності рідини змінювати свій об'єм, а твердих тіл - розмір при зміні температури.

Рідинний термометр розширення складається з резервуару, заповненого рідиною(ртуть, спирт), капілярної трубки і шкали. Об'єм рідини залежно від температури визначається по формулі

V = V₀ [ 1+ α_V (Т– Т₀)] (1.1)

де V і V₀ - об'єми рідини при температурах Т і Т₀, м³;

α_V - коефіцієнт об'ємного розширення, 1/K.

Дилатометричний термометр розширення діє на підставі використання теплового лінійного розширення твердих тіл(стержнів, пластинок, спіралей). Лінійні розміри стержня залежно від температури визначаються по формулі

l = l₀ [1 +α _l (Т – Т₀)] (1.2)

де l і l₀ - лінійні розміри при температурі t і t₀, м;

α _l - коефіцієнт лінійного розширення, 1/К.

Переміщення стержня з великим коефіцієнтом лінійного розширення передається через важільну передачу вказівній стрілці. Відносне переміщення стрілки l, викликане зміною температури, знаходять по формулі

l = k l₀ α _e Т, (1.3)

де k - відношення плечей важеля;

l₀ - початкова довжина стержня, м;

Т - зміна температури, К.

2 Манометричний термометр складається з чутливого елементу - термобаллона, зануреного у вимірювальне середовище, капілярної трубки і трубчасто-пружинного манометра. Усі елементи сполучені герметично, внаслідок чого внутрішня порожнина термометра є замкнутим простором, заповненим газом або рідиною. При нагріванні термобаллона в системі створюється тиск, який викликає переміщення механізму покажчика.

У газових термометрах термобаллон заповнений азотом, аргоном або гелієм, і залежність тиску від температури визначається по формулі:

Р = Р₀ [ 1+ α_V (Т – Т₀)] (1.4)

де Р, Р₀ - тиск газу при температурах Т і Т₀, Па;

α _V - коефіцієнт об'ємного розширення газу, 1/К.

3 Термоелектричний перетворювач(термопара) працює на підставі виникнення термо-едс в ланцюзі, що складається з двох різнорідних провідників за наявності різниці температур t і t₀ з'єднань їх кінців.

Одно із з'єднань термопари(холодний спай) знаходиться в середовищі з постійною температурою, а інше(гарячий спай) - у вимірювальному середовищі. Залежність Е = f(t, t₀), близька до лінійної і визначається матеріалами провідників термоелектричного ланцюга. Для розрахунків використовуються градуювальні таблиці значень Е= f(t, t₀) при t₀=0^оС, які приведені в додатку А.

Зазвичай виміри проводять в довкіллі, температура якого відрізняється від 0^оС, тому необхідно вводити поправку на температуру холодних спаїв. Її можна розрахувати по формулі:

t_існ = t_вим + k(t_х – t₀)], (1.5)

де t_іст і t_вим - істинне і виміряне значення температури, ^оС;

t_х і t₀ - температура холодних спаїв при вимірі і градуюванні (t₀ = 0^оС);

k - поправочний коефіцієнт, значення якого приведене в додатку А.

Термопара працює в комплекті з вторинними приладами: мілівольтметром і потенціометром.

Напруга на виведеннях мілівольтметра пов'язана з ТЕРМО-ЭДС співвідношенням

E_t

U = (1.6)

1 + R_вм / R_V

де R_вм - опір вимірювального ланцюга(термопари, сполучних дротів, контактів), Ом;

R_V - внутрішній опір вольтметра, Ом.

4 Термоперетворювачі опору служать для перетворення температури в параметр електричного ланцюга(опір). Вони бувають металеві дротяні і напівпровідникові.

Металеві дротяні термоопори характеризуються наступними залежностями опору від температури: платинові(ТСП) в діапазоні від 0^о до 650^оС

R_t = R_o (1+ α ₁ t + α₂ t²), (1.7)

де α ₁ = 3,97 10^-3 1/C температурні коефіцієнти

α ₂ = -5,85 10^-7 1/C² опору

мідні(ТСМ) в діапазоні від -50^оС до 180^оС

R_t = R_o (1+ α _t t) (1.8)

де α _t = 4,26 10^-3 1/C^о.