228

3) термопара типа ТХК - хромель-копелевая, максимальная температура применения 800 °С (кратковременно) и 600°С (длительно), обладает крутой термоэлектрической характеристикой (7…8 мВ на 100°С), широко применяется для измерения невысоких температур, сплав копель – 56%Cu, 44%Ni.

В некоторых случаях применяются нестандартные термопары (ранее выпущенные) железо-копелевую до 800°С, медь-копелевую до 500°С, медь-константановую до 350°С, железо-константановую до.700°С и другие.

1.3. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ТЕРМОПАР

Для обеспечения надежности измерения и долговечности конструкция термопар должна отвечать следующим требованиям:

1)сохранение механической прочности термоэлектродов при длительной эксплуатации;

2)обеспечение хорошего электрического контакта термоэлектродов в рабочем конце;

3)наличие хорошей электрической изоляции термоэлектродов один от другого по всей длине;

4)наличие хорошей защиты горячего спая термопары от загрязне-

ния и разрушительного действия среды.

Для изготовления стандартных термопар применяют проволоку диаметром не менее 0,1мм. Проволока должна быть хорошо выпрямлена, наличие наклепов и гнутье могут изменять термо-э.д.с. термопары и сократить срок её службы.

Концы свариваемых и спаиваемых термоэлектродов необходимо зачистить на длине I0…I5 мм, скрутить и сварить электродуговым способом. Рабочий спай должен иметь вид небольшой капли.

Для электрической изоляции термоэлектродов применяют изоляторы в виде коротких трубок (бус) круглого или овального сечений одноканальных или двухканальных. Применяются также сплошные соломки по всей длине электродов. Материал изоляторов - (фарфор, шамот, кварц. Изменение термоэлектрических свойств в процессе их службы происходит в связи с постепенным изменением химического состава материала термоэлектродов в результате прямого воздействия печных газов при высоких температуpax.Для защиты термоэлектродов от прямого воздействия газов и механических повреждений применяют защитные оболочки металлические или

11

керамические (представляют собой трубки с одного конца герметично запаяны или заварены).

Однако, необходимо учесть что защитные оболочки увеличивают тепловую инерцию термопар, являющуюся важной характеристикой при автоматическом регулировании.

Для уменьшения тепловой инерции термопар необходимо изготавливать термопары из тонких термоэлектродов без защитных оболочек или уменьшить толщину защитной оболочки.

2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1.ПЕРЕЧЕНЬ НЕОБХОДИМОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Хромелевая, копелевая и алюмелевая проволоки диаметром 0,5мм Фарфоровые изоляторы. Синтетические изоляционные трубки. Аппарат для сварки термопар.

Печь с терморегулятором.

Ртутный термометр (350°С - 2 шт„ и 100°С - 2 шт„) Электроплитка (220 В) - 2 шт.

Колба с водой (I литр) и стеклянной пробкой. Милливольтметр типа ХК или ХА - 2 шт. Штатив - 2 шт.

Удлинительные провода.

2.2.ВЫПОЛНЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТА

2.2.1.Изготовление термоэлектрических термометров

Изготовить две термопары типа ТХК или ТХА из проволоки диаметром 0,5 мм и длиной 3м, концы проволок тщательно зачистить и сварить. Горячий конец термопары изолировать керамическими изоляторами на длине 20 см. Остальную часть термопары изолировать синтетической трубкой. К свободным концам термопары присоединить удлинительные провода (3 м). Для хорошего контакта концы проволок тщательно зачистить и изолировать изоляционной лентой.

Подготовленный термоэлектрический термометр подсоединить к милливольтметру и проверить его работу, для чего необходимо горячий, конец термопары поднести к источнику тепла. Если стрелка милливольтметра отклоняется, значит термоэлектрический термометр изготовлен правильно.

12

2.2.2. Изучение влияния температуры холодного спая термопары термоэлектрического термометра на показания

милливольтметра

Для выполнения этой задачи необходимо собрать экспериментальную установку (рис.2.1) включить печь и нагреть её до заданной температуры.

После этого произвести несколько измерений температур горячего и холодного спаев термопары термоэлектрического термометра по обоим термометрам и милливольтметру с интервалом 5…10 мин.

Затем включить электроплитку и при увеличении температуры холодных спаев термопары термоэлектрического термометре произвести 4…5 тех же измерений (например, при температуре холодного спая 30, 40,50,60,80°С).

Рис. 2. 1. Схема установки

I - электропечь; 2 - ртутный термометр; 3 - термопара;

4 - удлинительные провода; 5 - милливольтметр; б - электроплитка; 7 - колба с водой; 8 - холодные концы термопары в пробирке

Результаты наблюдения свести в таблицу 2.1.

13

2.2.3. Изготовление и опробование различных схем подключения термопар термоэлектрических термометров

1)Изготовить термобатарею-(последовательное подключение термопар) и произвести измерения показаний термометров и милливольтметра при постоянной температуре печи и комнатной температуре холодных спаев термопары, причем в одном случае поместить два рабочих конца термобатареи в печь, а в другом случае один из рабочих концов термобатареи поместить вне печи.

Сделать выводы по полученным результатам.

2)Изготовить дифференциальный термоэлектрический термометр и произвести измерения показаний термометров и милливольтметра при постоянной температуре печи, и комнатной температуре холодных спаев термопары,

В одном случае оба рабочих конца термопар дифференциального термометра поместить в печь, в другом случае - один конец в одну печь, другой - в другую печь. В третьем случае один из рабочих концов термопары поместить вне печи. Сделать выводы.

3)Соединить два термоэлектрических термометра параллельно и сделать аналогичные измерения., когда оба рабочих конца термопар помещены в одну печь, затем когда рабочие концы термопар помещены в две разные печи, и когда один из рабочих концов термопары находится вне печи. По полученным результатам сделать выводы.

Все результаты, полученные в третьей части данной работы, свести в таблицу 2.2.

3. ОТЧЕТ ПО РАБОТЕ

В отчете приводятся устройство, принцип действия термоэлектрических термометров, схемы их включения, типы стандартных термопар.

Дается краткое описание хода выполнения работы с приложением таблиц 2.1 и 2.2 с результатами наблюдений и сделанными выводами. При оформлении отчета следует руководствоваться нормативными документами.

14

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Схема и принцип работы термоэлектрического термометра.

2.Схема и принцип работы термобатареи.

3.Дифференциальный термоэлектрический термометр.

4.Термоэлектродные материалы.

5.Стандартные термоэлектрические термометры.

6.Изготовление термоэлектрического термометра.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3 “ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ И РАЗРЯЖЕНИЯ”

Цель работы По литературным данным изучить устройства, принцип действия и

область применения приборов для измерения давления и разряжения.

1.ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ИЗМЕРЕНИИ ДАВЛЕНИЯ

ИРАЗРЯЖЕНИЯ

На заводах строительных материалов широко используются приборы для измерения давления, разряжения и перепадов давления, с помощью которых контролируют давление газа в газопроводах, давление сжатого воздуха в магистралях, давление масла в трубопроводах, разряжение в газоходах сушильных агрегатов, аспирационных установках и т.д.

Давлением называется сила, действующая на единицу поверхности

где Р – давление; F – нормальная составляющая силы, приложенной к поверхности; S – площадь поверхности.

Различают динамическое и статическое давление. Динамическое давление – это давление, обусловленное скоростью движущегося потока газа (жидкости). Статическое – это давление зависящее от запаса потенциальной энергии газовой (жидкостной) среды. При дальнейшем изложении термином давление будем называть статическое давление.

Основной единицей для измерения давления является Ньютон на квадратный метр. Давление в 1 Н/м2 испытывает 1 м2 плоской поверхности под действием равномерно распределённой, перпендикулярной к этой поверхности силы в 1Н. Кратными единицами давления являются килоньютон на квадратный метр (КН/м2), меганьютон на квадратный метр (МН/м2) и др. Помимо системы СИ Государственные стандарты разрешают применять системы МКС, МКГСС и др. (до 1975г.). В качестве единицы измерения давления в системе МКГСС применяют килограмм-силу, действующую на

15

1 квадратный метр (кгс/м2), или килограмм на квадратный сантиметр

(кгс/см2):

1кгс/м3 = 1х10-4 кгс/см2 = 9,80665Н/м2 = 1 мм вод. ст.

Давление в 1 кгс на 1см2 называют технической атмосферой; это давление уравновешивается столбом ртути высотой 735,56 мм. Физическая атмосфера уравновешивается столбом ртути высотой 760мм.

Для измерения небольших давлений в технике также используют такие единицы давления, как 1 мм ртутного столба (мм рт. ст.) и 1мм водяного столба(мм вод. ст.).

Единицы давления связаны между собой следующими соотношениями: 1 ат = 1 кгс/см2 = 104 кгс/м2 =10000 мм вод ст = 735,559 мм рт. ст. =

=9,80665х104 Н/м2

При изменении статического давления различают атмосферное (барометрическое Рб), избыточное (Р), абсолютное давление (Ра). Избыточное давление – это давление выше атмосферного. Технические приборы, не изолированные от атмосферы, могут показывать только избыточное давление.

Абсолютное давление – это давление равное сумме атмосферного (Рб) и избыточного давления (Р)

Давление ниже атмосферного называют разрежением. Разряжение более 500 мм рт. ст. принято называть вакуумом.

Приборы для измерения давления и разряжения можно разделить на следующие группы:

1.Барометры – для измерения атмосферного давления;

2.Манометры – для измерения избыточного давления;

3.Вакуумметры – для измерения вакуума;

4.Напоромеры – для измерения небольшого изьбыточного давления;

5.Тягомеры – для измерения небольших разряжений;

6.Мановакуумметры – для измерения давления и разряжения;

7.Тягонапоромеры – для измерения небольшого давления и разряжения;

8.Дифференциальные манометры – для измерения разности давления.

По принципу действия приборы разделяются на жидкостные, пружинные, поршневые и электрические.

2.ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ И ОФОРМЛЕНИЯ

ОТЧЕТА По заданию преподавателя каждый студент по литературным источни-

кам описывает устройство, принцип работы, способ пользования не менее

16

пяти приборов для измерения давления и разряжения. В отчёте должны быть помешены рисунки приборов и в случае необходимости схемы их подключения. При оформлении отчета следует руководствоваться нормативными документами.

При сдаче отчета необходимо знание принципа всех приборов для измерения давления и разряжения.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Общие сведения об измерении давления и разряжения.

2.Классификация приборов для измерения давления и разряжения.

3.Виды и принцип работы приборов для измерения давления и разряжения.

ИСПОЛЬЗУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1.Ершов М.Е., Гегерь В.Я. Лабораторный практикум по тепловым установкам в производстве сборного железобетона.- Брянск: Приокское книжное издание, Брянское отделение, 1974.-208с.

2.Перегудов В.В., Роговой М.И. Тепловые процессы и установки в технологии строительных изделий и деталей: Учебник для ВУЗов, -М.: Стройиздат, 1983.-416с.

3.Зубарев В.Н., Александров А.А. Практикум по технической термодинамики: Учебное пособие для ВУЗов. –М.: Энергия, 1981.-325с.

4.Старостин В.А. Технологические измерения и контрольноизмерительные приборы в промышленности строительных материалов: Учебник для техникумов. –М.: Стройиздат, 1983.-295с.

5.Перегудов В.В. Теплотехника и теплотехническое оборудование: Учеб. для техникумов /Под. Ред. Н.Ф. Ерёмина. – М.: Стойиздат, 1990.- 336с.

17