рис. 2. Схема измерения разности температур газа при помощи дифференциальной термопары.
В качестве материалов для термопар используется проволока диаметром от 0,1 до 0,2 мм. Наиболее распространены следующие пары металлических проволок:
1. Платина и платинородий / 90% Pt и 10% Pr/. Эта термопара является эталонным прибором.
2. Хромель /90% Niи 10% Cr/ и алюмель /95% Niи 5% Al/. На каждые 100
С термоЭ.Д.С. этой термопары составляет около 4 мВ.
3. Хромель и копель /56% Cnи 44% Ni/. На каждые 100
С термоЭ.Д.С этой термопары приходится около 7 мВ.
4. Медь и константан /60% Cnи 40% Ni/. На каждые 100
С термоЭ.Д.С этой термопары приходится около 4,3 мВ.
При измерении температуры один спай цепи термопары, так называемый холодный спай, находится при 0
С (в тающем льде в сосуде Дюара), а другой – горячий в среде, температуру которой надо измерить.
Так как термоЭ.Д.С. термопары зависит от температуры обоих спаев (горячего и холодного), то термопары часто применяются для измерения разности температур в двух точках – так называемая дифференциальная термопара (рис. 2). В этом случае в схеме отсутствует холодный спай и термоЭ.Д.С. с некоторой известной Э.Д.С. вспомогательного источника тока.
Описание экспериментальной установки и методика проведения измерений.
Экспериментальная установка состоит из горизонтальной поверхности нагрева с эл. нагревателем, устройств для измерения температуры (ртутный термометр), хромель-копелиевые термопары, потенциометр, милливольтметр.
Потребляемая мощность электрического нагревателя измеряется ваттметром. Регулирование мощности осуществляется при помощи лабораторного автотрансформатора. Измерение Э.Д.С. термопар производится с помощью потенциометра постоянного тока.
Атмосферное давление измеряется барометром, а относительная влажность воздуха – психрометром.
Методика проведения опытов и обработка
результатов измерений.
При ознакомлении с экспериментальной установкой необходимо проверить правильность включения измерительных приборов и установить стрелки приборов на нуль.
Порядок выполнения работ следующий:
1. Включить нагреватель и после наступления стационарного режима работы установки измерить температуру поверхности нагревателя с помощью милливольтметра и потенциометра.
2. Поставить колбу с водой на нагревательную поверхность и довести воду до кипения, измеряя при этом температуру с помощью
3. Действительную температуру воздуха в лаборатории при измерении ртутным термометром определяем по формуле /3/.
4. Основная поправка
t=0,5 /указывается в аттестате термометра/.
Поправку на температуру выступающего столбика ртути рассчитываем по уравнению
t
= n
) /4/
где n – число градусов в выступающем ртутном столбике;
- коэффициент видимого расширения ртути в стекле
1/
С
t’ – температура, показываемая термометром,
С
t
- средняя температура выступающего столбика ртути.
Поправку на смещение положения нулевой точки определяем с помощью уравнения:
/5/
где t
и t
- температуры, соответствующие положению нулевой точки термометра по аттестату /после нагрева в термостате/ и после очередной проверки нуля в эксплуатации / t
=0,1
С и после t
=-0,1С /,
Показания приборов и результаты вычислений необходимо занести в таблицу 1.
Построить температурный график нагрева воды.
Построить градуировочный график E=f(t).
Практические пределы применения наиболее распространенных устройств для промышленных измерений температур.
Термометрическое свойство |
Наименование устройства |
Пределы длит. пр. |
нижний |
верхний |
Тепловое расширение |
Жидкостные стеклянные термометры |
-190 |
600 |
Изменение давления |
Монометрические термометры |
-160 |
600 |
Изменение электрического сопротивления |
Электрические термометры сопротивления.
Полупроводниковые термометры (термисторы, теморезисторы)
|
-90 |
180 |
Термоэлектрические эффекты /термоЭ.Д.С./ |
Термоэлектрические термометры
Термопары/стандартизированные
Термоэлектрические термометры
Термопары/специальные
|
1300 |
2500 |
Тепловое излучение |
Оптические тпирометры
Радиационные пирометры
Фотоэлектрические пирометры
Цветовые пирометры
|
700
20
600
1400
|
6000
3000
4000
2800
|
Контрольные вопросы:
1. Что называется температурой?
2. Как получены температурные шкалы? (Цельсия, Кельвина, Фаренгейта).
3. Соотношение между температурными шкалами.
4. Как определить действительную температуру.
5. Что такое термопара?
6. Виды приборов для измерения температуры и принцип их действия
ЛИТЕРАТУРА:
1. Лариков Н.Н. «Теплотехника».
2. Термо- и влагометрия пищевых продуктов. Справочник под ред. И.А. Рогова М., 1988 г.
Таблица 1
№ п/п |
ВОДА
|
Нагревательная
поверхность
|
Показания ртутного термометра |
Основная поправка |
Поправка на температуру выступающего столбика /4/ |
Поправка на смещение положения нулевой точки /5/ |
Действительная температура |
Показания термопар |
Показания милливольтметра |
Показания термопар |
t',
С |
t ,
С |
t
,
С |
t
,
С |
t,
С |
E
, мВ |
С |
E2
, мВ |
Атмосферное давление____________________________________
Относительная влажность воздуха_________________________