3. ПРОВЕДЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1. Описание лабораторного стенда
СЛабораторный стенд (рис. 12) представляет собой емкость со встроенным трубчатым электронагревательным элементом (ТЭН), при проведен экспериментов емкость заполняется водой. В воду ипомещают чувств тельные элементы приборов для измерения температуры.
б А Д
Рис. 12. Стенд для градуировкиИтермометров:
1 – емкость стенда; 2 – трубчатый нагревательный элемент; 3 – жидкостный термометр расширения; 4 – металлический термометр
3.2.Порядок выполнения практическойИработы
1.Налить в ёмкость стенда воды и поместить кусочки льда.
2.Погрузить в воду со льдом чувствительные элементы термометров, после того, как показания термометров перестанут изменяться, записать их в протокол испытаний (табл. 3).
3.Включить нагревательный элемент стенда и довести воду в ёмкости до кипения, после того, как показания термометров переста-
22
нут изменяться, записать их в протокол испытаний (табл. 3).
4. Выключить нагревательный элемент стенда и приборы.
5. Измерить атмосферное давление при помощи барометра.
6. Рассчитать температуру кипения воды при данном атмо-
сферном давлении. |
||
С |
||
7. |
|
Основываясь на двух полученных реперных точках, постро- |
ить температурную шкалу. |
||
8. |
|
Оцен ть разность показаний при применении различных ме- |
тодов |
змерен я температуры. |
|
и |
||
3.3. Обра отка и оформление результатов исследований |
||
|
|
б |
По полученным результатам экспериментальных исследований |
||
расчётным данным нео ходимо составить протокол исследований |
||
(см. табл. 3), на основе которого рассчитать погрешности показаний |
||
приборов, сделать выводы о точности приборов для измерения темпе- |
||
ратуры. |
А |
|
|
||
Температура тающего льда принимается равной 0 оС, температура кипения воды при данном атмосферном давлении может быть рассчитана по эмпирической формуле
|
P |
|
Р |
2 |
Р |
3 |
|
|||
tк 100 28, 0216 |
|
1 |
11, 642 |
|
1 |
7,1 |
|
1 , |
(3) |
|
760 |
760 |
760 |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
Д |
|
|
||||||
где tк – температура кипения, ºС; Р – атмосферное давление, мм рт. ст. |
||||||||||
Расчётная формула для определения погрешности: |
|
|
||||||||
|
|
|
И |
|||||||
|
|
|
|
, |
|
|
|
|
(4) |
|
где tфакт – фактическая температура измеряемой среды, К; ti – показа- |
||||||||||
ние проверяемого термометра, К. |
|
|
И |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|||||
23
Протокол испытаний
|
Фактическая |
Показания приборов, |
Погрешность приборов, |
|
|
температура, оС |
|
оС |
% |
|
tфакт |
tР* |
tМ* tТ* tС* tБ* |
δ Р δ М δ Т δ С δ Б |
|
Температура |
|
|
|
|
таян я льда |
|
|
|
|
Температура |
|
|
|
|
я воды |
|
|
|
С |
|
|
|
|
|
при данном атмосферном |
|
|
|
|
давлен |
|
|
|
кипен
Прбмечан е. *tР – показания жидкостного термометра расширения; tМ – показан я манометр ческого термометра; tТ – показания термоэлектрического термометра; tС – показания термометра сопротивления; tМР – показания механи-
1.Что характеризуетАтемпература?
2.Какое свойство телаДназывают термометрическим?
3.Что называют термометрическим телом?
4.Назовите основные типы термометров.
5.Принцип работы термометра расширения.
6.Принцип работы манометрическогоИтермометра.
7.Принцип работы термометра сопротивления.
8.Принцип работы термоэлектрического термометра.
9.Принцип работы пирометра.
10.Какие факторы влияют на чувствительностьИи инерционность термометра?
11.Как проверить правильность показаний термометра?
12.Какой тип термометра целесообразно использовать при измерении температуры:
а) в салоне автомобиля;
б) в системе охлаждения двигателя автомобиля; г) отработавших газов в выпускном тракте двигателя.ческого термометра расширения (биметаллического).
24
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДАВЛЕНИЯ
Цель лабораторной работы: закрепление знаний по разделу |
||||||
С |
|
|
|
|
||
«Параметры состояния термодинамической системы». Изучение |
||||||
устройства и принципа работы приборов для измерения давления. |
||||||
Задачи: |
|
|
|
|
||
- |
ознаком ться с |
|
понятиями |
«давление», |
«абсолютное |
|
измерен |
|
|
|
|
||
давлен |
», |
«атмосферное |
давление», |
«избыточное |
давление», |
|
«вакуум»; |
с устройством |
и принципом работы приборов для |
||||
|
я давлен я; |
|
|
|
|
|
Оборудован |
|
|
||||
- |
на практ ке ыполнить проверку пружинного манометра с |
|||||
помощью образцового поршневого манометра; тарировку реостатного |
||||||
датч ка давлен я по о разцовому манометру. |
|
|||||
|
|
е и оснащение: |
|
|
||
|
|
А |
|
|||
1) стенд «Поршневой манометр». |
|
|
||||
2) пружинный манометр; |
|
|
||||
3) потенциометрический датчик давления; |
|
|||||
4) мультиметр. |
Д |
|
||||
|
|
|
|
|||
|
|
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ |
|
|||
Давление – физическая величина, характеризующая интенсивность нормальных сил, с которыми одно тело действует на другое. Вычисляется как отношение силы (нормальной составляющей силы),
действующей на поверхность, к площади этой поверхности [1,4].
Р FИH , (5)
S
где FH − нормальная составляющая силы, Н; S − площадь поверхности, нормальной к действующей силе, м2.
И
В международной системе единиц СИ давление измеряется в паскалях: 1 Па = 1 Н/1м2.
Кроме того, в технике часто используются внесистемные единицы измерения давления, в том числе старая единица измерения давления атмосфера.
25
Причем используются два понятия техническая и физическая атмосферы.
Техническая атмосфера (ат), представляет собой силу в 1 кгс, действующую на 1 см2 площади. Рат = 1 ат = 1 кгс/см2.
За физическую атмосферу (атм) принимается давление атмосферного воздуха на уровне моря. Так как практически эта величина переменная, то на практике за величину атмосферного давления Ратм прин мается давление, создаваемое столбом ртути высотой 760 мм.
Ратм = 1 атм = 760 миллиметров ртутного столба (мм рт. ст.). |
|
В |
нженерных расчётах за «нормальное» давление Р0 также |
С |
|
прин мается давление атмосферного воздуха на уровне моря. |
|
|
уществуют следующие соотношения между различными еди- |
|
змерен я давления: |
1 |
ат = 1 кгс/см2 = 9,81·104 Н/м2 = 9,81·104 Па=0,981 бар 0,1 МПа. |
ницами |
|
1 |
атм = 760 мм рт. ст.= 101325 Па = 1,013 бар 0,1 МПа. |
1 |
бар = 105 Па = 0,1 МПа. |
В технике различают давления: атмосферное (барометрическое), |
|
|
б |
абсолютное, из ыточное и разряжение (вакуум). |
|
Атмосферное ( арометрическое) давление Ратм |
измеряют баро- |
|||
метрами. |
|
|
|
|
Абсолютное, или полное, давление, под которым находится газ |
||||
|
А |
|
|
|
или жидкость, равно сумме избыточного давления и атмосферного: |
|
|||
|
Рабс = Ризб + Ратм . |
|
|
(6) |
|
Д |
|
||
Избыточным давлением Ризб называется величина превышения |
||||
(избыток) измеряемого давления над атмосферным. Приборы, приме- |
||||
няемые для измерения давлений, больших атмосферного, называются |
||||
манометрами. Они показывают избыток давления измеряемой среды |
||||
|
И |
|
||
над атмосферным (манометрическое давление). |
|
|
|
|
|
Ризб= Рабс – Ратм . |
|
|
(7) |
|
|
И |
||
Для измерения давлений, меньших атмосферного, применяют вакуумметры, которые показывают, на сколько абсолютное давление окружающей среды меньше атмосферного. Это давление называют вакуу-
мом.
Рвак = Ратм – Рабс . |
(8) |
26 |
|