новая папка 1 / 325425

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Кумертауский филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Оренбургский государственный университет» (Кумертауский филиал ОГУ)

Кафедра производства строительных материалов, изделий и конструкций

Кочетова Ю.Ю.

Методические указания для проведения лабораторных работ по дисциплине

«Теплотехническое оборудование в производстве строительных материалов»

для студентов, обучающихся по программам высшего профессионального образования по направлению подготовки 270800.62 Строительство всех форм обучения

Рекомендовано к изданию Научно-методическим советом Кумертауского филиала ОГУ

Кумертау 2013

1

Содержание

3

Введение

Дисциплина «Теплотехническое оборудование в производстве строительных материалов» изучается студентами в 7 и 8 семестре по направлению подготовки Строительство, профиля подготовки – « Производство строительных материалов, изделий и конструкций»

Задачи дисциплины:

-познакомить с основными закономерностями термодинамики и тепломассообмена, осуществляемых в установках для изготовления строительных материалов и изделий;

-изучить системы и методы проектирования теплотехнического оборудования;

-научить применять теплотехнический расчет при выборе оборудования для строительных материалов и конструкций

Врезультате освоения дисциплины студент должен:

знать:

знать:

-основные закономерности термодинамики и тепло-массообмена, осуществляемые в установках для изготовления строительных материалов и изделий;

уметь:

- анализировать и решать задачи тепло-массообмена; -проводить расчет потребности предприятий обычными энергоресурсами

(газообразное, твердое и жидкое топливо, электроэнергия, вода, пар, сжатый воздух), а также использования вторичных и нетрадиционных энергоресурсов (солнечная энергия, геотермальные и другие источники энергии);

-решать задачи энергосбережения.

владеть:

-навыками теплотехнического расчета с целью определения энергозатрат сушильных установок, обжиговых печей, установок для тепловлажностной обработки изделий из бетона и силикатных материалов.

Приобрести опыт деятельности:

-в области теплотехнических расчетов установок для тепловлажностной обработки строительных изделий.

Трудоемкость дисциплины для очной формы обучения составляет 108 часов, из них 18часов лекций, 18 часов лабораторных работ , 18 часов практических занятий и 54 часа отведены на самостоятельное изучение дисциплины, из них 8 часов на подготовку к дифференцированному зачету, 46 часов на самостоятельное изучение дисциплины.

Трудоемкость дисциплины для заочной формы обучения составляет 108 часов, из них 6 часов лекций, 6 часов лабораторных работ, 6 часов практических занятий и 85,5 часов отведены на самостоятельное изучение дисциплины, из них 25,5 часов на подготовку к контрольной работе, 4,5 часов на подготовку к дифференцированному зачету, 40 часов на самостоятельное изучение дисциплины.

4

Во время выполнения лабораторных работ у студентов формируется умение осуществлять проверку оборудования и средств технологического обеспечения (ПК-21), составлять отчеты по выполненным работам, участвовать во внедрении результатов исследований и практических разработок (ПК-19).

В настоящих методических указаниях для проведения лабораторных работ по дисциплине «Теплотехническое оборудование в производстве строительных материалов» изложены основные теоретические положения и описана методика проведения работ в области технологии производства теплотехнического оборудования для строительных материалов и конструкций.

Тематический план лабораторных работ

5

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1

Тема: приборы для измерения температуры

Цель работы: по литературным данным изучить устройства, принцип работы и область применения приборов для измерения; температуры.

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ИЗМЕРЕНИИ ТЕМПЕРАТУРЫ

Температурой называется величина, определяющая тепловое состояние вещества и характеризующая степень его нагретости, В промышленности строительных материалов температура является одним из важнейших параметров, характеризующих ход технологического процесса. Технологический процесс производства большинства видов строительных материалов связан с потреблением значительных количеств тепла. В ряде случаев тепловые процессы, например, обжиг клинкера, обжиг и сушка керамических изделий, варка стекла, твердение асбестоцементных изделий, являются основной частью технологии производства и требуют тщательного контроля. При измерении температуры, применяют две температурные шкалы: термодинамическую с единицей температуры "Кельвин" (К) и международную практическую с единицей температуры градус Цельсия (° С).

Термодинамическая температурная шкала (шкала Кельвина) построена в соответствии со вторым законом термодинамики. В термодинамической шкале Кельвина нижней точкой является точка абсолютного нуля, а единственной экспериментальной опорной точкой - тройная точка воды. Этой точке присвоено значение числовое 273,16 К. Тройная, точка воды - точка равновесия воды в твердой, жидкой, газообразной фазах - лежит выше точки таяния льда на 0,01 К, Термодинамическую температуру обозначают буквой Т в Кельвинах (К), Кельвин - единица термодинамической температуры, равная 1/273,16 части термодинамической температуры тройной точки воды.

Измерить температуру вещества непосредственным сравнением с единицей величины, как измеряют другие физические величины, например, длину, вес, объём, невозможно, так как для измерения температуры не существует образца. Поэтому для измерения температуры обычно используют изменения какого-либо физического свойства тела, зависящего от его температуры и легко поддающегося измерению. При измерении температуры тело, для которого хорошо изучены зависимость его физических свойств от температуры, приводится в соприкосновение с веществом, температуру которого необходимо измерить. В результате соприкосновения через некоторое время наступает тепловое равновесие, и физические свойства тела изменяются. По изменению физических свойств и определяют температуру вещества. К числу свойств, положенных в основу работы приборов для измерения температуры, относятся: объёмное расширение тел, изменения давления вещества в замкнутом объёме термоэлектродвижущей силы, изменение электрического сопротивления проводников и полупроводников и т.д. При использовании свойства нагретых тел излучать лучи измерение температуры, проводится без соприкосновения с обследуемым веществом, средой (бесконтактный способ).

6

4)дилатометрический термометр – термометр, ,действие которого основано на тепловом расширении твердых тел;

5)манометрический термометр – тёрмометр действие которого основано на использовании зависимости давления вещества при постоянном объёме от температуры;

6)газовый термометр постоянного объёма - термометр, действие которого основано на использовании зависимости давления газе при постоянном объёме от температуры;

7)конденсационный термометр - термометр, действие которого основано на использовании зависимости давления насыщенных паров жидкости от температуры (термин "парожидкостный термометр" относится к недопустимым терминам);

8)термометр сопротивления - термометр, действие которого основано на использовании зависимости электрического сопротивления вещества от температуры;

9)термоэлектрический термометр - термометр, действие которого основано на использовании зависимости термоэлектродвижущей силы термопары от температуры.

Термин "термопара" ("термоэлектрический пирометр") относится: к недопустимым терминам. Термопара является только чувствительным элементом термоэлектрического термометра. Поэтому недопустимо называть термопарой прибор, имеющий защитный чехол, керамические изоляторы и т.д.

2.3. ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ БЕСКОНТАКТНЫМ МЕТОДОМ

К приборам для измерения температуры бесконтактным методом относятся пирометры.

Пирометры - это термометры, действие которых основано на использовании теплового излучения нагретых тел. В эту группу входят девять видов приборов:

I) яркостный пирометр - пирометр, действие которого основано на измерении яркости нагретого тела;

2)радиационный пирометр - пирометр, действие которого основано на измерении мощности излучения, нагретого тела;

3)цветовой пирометр (пирометр спектрального отношения) - пирометр, действие которого основано на измерении распределения энергии в спектре теплового излучения тела;

4)монохроматический пирометр - пирометр, использующий для измерения температуры излучения такой узкой спектральной области, что сигнал, получающийся на приемнике при визирований черного тела температуры Т через нейтральносерый поглотитель, будет равен сигналу, получающемуся при визировании без поглотителя черного тела температуры Т;

5)пирометр суммарного излучения - пирометр, использующий для измерения температуры излучения такой широкой спектральной области, что он не удовлетворяет условиям, предъявленным к монохроматическому пирометру;

6)ультрафиолетовый пирометр - пирометр, использующий излучение ультрафиолетовой области спектра;

8

7)оптический пирометр - пирометр, использующий излучение видимой области спектра;

8)инфракрасный пирометр - пирометр, использующий излучение инфракрасной области спектра;

9)радиопирометр - пирометр, использующий излучение микрорадиоволновой области спектра;

3. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ И ОФОРМЛЕНИЯ ОТЧЕТА

По заданию преподавателя каждый студент по литературным источникам описывает устройство, принцип работы, способ пользования не менее пяти приборов для измерения температуры. В отчете должны быть помещены рисунки приборов и в случае необходимости схемы их подключения. При оформлении отчета следует руководствоваться нормативными документами.

При сдаче отчета необходимо знание принципа работы всех приборов для измерения температуры.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1)Общие сведения об измерении температуры.

2)Классификация приборов для измерения температуры.

3)Виды и принцип работы приборов для измерения температуры контактным способом.

4)Виды и принцип работы, пирометров.

9

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2

Тема: Термоэлектрические термометры

Цель работы: изготовить термоэлектрические термометры, исследовать влияние температуры холодного спая термопары на показания милливольтметра, опробовать различные схемы включения термопар.

1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1. ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ТЕРМОМЕТРЫ

Термоэлектрические термометры - термометры, действие которых основано на использовании зависимости термо - э.д.с.(термоэлектродвижущей силы) термопары (чувствительный элемент, термометра)от температуры..

Термоэлектрический термометр включает в себя кроме термопары защитные трубки, арматуру и другие вспомогательные детали.

Термоэлектрические термометры получили самое широкое распространение. Ими можно измерять температуры в широком диапазоне температур с приемлемой точностью в условиях их промышленного применения (минус 50° С…2500° С)

Если составить цепь из двух последовательно соединенных разнородных проводников (термоэлектродов) А и Б, отличающихся друг от друга своими физическими свойствами и химическим составом, то в этой цепи возникает термо- э.д.с., как только в точках соприкосновения проводников обнаружится разность температуры.

Эта термо-э.д.с. (Е) будет тем больше, чем больше разность температуры между точками соприкосновения проводников (точки I и 2, рис .1.1) т.е.

где t1, t2-температуры в точках соединения проводников, ° С.

Если температуру поддерживать постоянной, то величина термо-э.д.с, возникающей в цепи, будет зависеть только от температуры в точке 2 (t2 - температура рабочего горячего спая)

Если в данную цепь включить электроизмерительный прибор, а шкалу его проградуировать в градусах или милливольтах (при температуре t1=сonst) то такой установкой (рис.1.2) можно в очень широких пределах производить измерение температуры. Эта установка носит название термокомплект термоэлектрического термометра. В качестве электроизмерительного прибора применяют милливольтметры и потенциометры которые подсоединяют к термоэлектрическому термометру обычно через удлинительные провода.

В тех случаях, когда требуется большая термо-э.д.с.(например, при измерении низких температур), применяют схему последовательного соединения термопар.

10