Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников образовательных учреждений среднего (стр. 2 из 7)

2 Лапшенков Г.И., Автоматизация производственных процессов в химической промышленности , М., Химия, 1988.

3 Суринович В.К., Борщенко Л.И., Машинист технологических компрессоров, М., Недра, 1986.

4 Самсонов В.С., Автоматизированные системы управления, М., Высшая школа, 1985.

5 Справочник по автоматизации в газовой промышленности, М., Недра, 1990.

6 Кязимов К.Г. Основы газового хозяйства, М., Высшая школа, 1987.

7 Уильямс А.Ф., Лом У.Л. Сжиженные нефтяные газы, М., Недра, 1985.

8 Глазков А.М. Электрооборудование насосных, компрессорных станций и нефтебаз, М., Недра, 1980.

9 Журналы «Контрольно-измерительные приборы и системы».

10 Журналы «Компьютер-пресс».

Стандарты:

РМГ 29-99 Метрология. Термины и определения.

ГОСТ 8.157-75 ГСИ Шкалы температурные практические.

ГОСТ 8.361-74 ГСИ Расход жидкости и газа. Методики выполнения измерений по скорости в одной точке сечения трубы.

ГОСТ 8.407-74 ГСИ Расходомеры несжимаемых жидкостей. Нормируемые метрологические характеристики

ГОСТ 8.271-77 Средства измерения давления. Термины, определения.

ГОСТ 15528-86 Приборы для измерения расхода и количества жидкости, газа, пара. Термины и определения.

ГОСТ 21.404-85 СПДС. Автоматизация технологических процессов. Обозначения условные. Приборы и средства автоматизации в схемах.

6 Методические указания

к выполнению контрольной работы

Учебным планом предусматривается одна домашняя контрольная работа.

Контрольная работа является составной частью самостоятельной работы студента заочной формы обучения по усвоению программы дисциплины.

Контрольное задание включает три задачи и два теоретических вопроса. При выполнении задач предусматривается определение параметров и характеристик приборов и измерительных преобразователей температуры, давления, расхода газа и жидкости, уровня жидкости, влажности газа и воздуха; определение метрологических параметров и характеристик приборов и измерительных преобразователей. Задачи, расчеты и теоретические вопросы должны выполняться с подробными пояснениями и ссылками на литературу. При решении задач необходимо использовать методические указания. (п.п. 6.1-6.5), Приложения, рекомендуемую литературу.

Перед выполнением каждого задания необходимо изучить программный материал курса, относящийся к данной теме.

При выполнении контрольной работы необходимо :

- правильно оформить графики. Оси координат должны быть обозначены, на осях проставлены масштабные деления и их цифровые значения. Чертить графики необходимо на клетчатой или миллиметровой бумаге;

- схемы чертить в соответствии с действующими стандартами на буквенные и графические обозначения элементов схем (схемы можно выполнить в графическом редакторе на компьютере);

- список литературы должен быть приведен в конце контрольной работы. При выполнении работы должны быть приведены ссылки на использованную литературу;

- все расчеты производятся в системе СИ;

- справочные данные и коэффициенты указаны в Приложении … методических указаний или в справочной литературе

Применение ксерокопий в задании, требующем графического выполнения схем, не допускается.

Контрольные задания разработаны на 30 вариантов. Номер варианта соответствует порядковому номеру студента по списку в журнале учебных занятий.

Контрольные работы, выполненные небрежно, с нарушением предъявляемых требований и не соответствующие заданному варианту, не зачитываются.

6.1 Измерение температуры (задача № 1 для вариантов 1 – 30)

1 Термометры расширения действуют на основании способности жидкости изменять свой объем, а твердых тел – размер при изменении температуры.

Жидкостный термометр расширения состоит из резервуара, заполненного жидкостью (ртуть, спирт), капиллярной трубки и шкалы. Объем жидкости в зависимости от температуры определяется по формуле

V = V₀ [ 1+ α_V (t – t₀)] (6.1)

где V и V₀ – объемы жидкости при температурах t^о и t^о₀, м³;

α_V - коэффициент объемного расширения, 1/С^о.

Дилатометрический термометр расширения действует на основании использования теплового линейного расширения твердых тел (стержней, пластинок, спиралей).

l = l₀ [1 + (t – t₀)] (6.2)

где l и l₀ – линейные размеры при температуре t и t₀, м;

α _e - коэффициент линейного расширения, 1/^оС.

Перемещение стержня с большим коэффициентом линейного расширения передается через рычажную передачу указательной стрелке. Относительное перемещение стрелки

l, вызванное изменением температуры, находят по формуле:

l = k l₀ α _e

t, (6.3)

где k – отношение плеч рычага;

l₀ – начальная длина стержня, м;

t - измерение температуры, ^оС.

2 Манометрический термометр состоит из чувствительного элемента – термобаллона, погруженного в измерительную среду, капиллярной трубки и трубчато-пружинного манометра. Все элементы соединены герметично, вследствие чего внутренняя полость термометра представляет собой замкнутое пространство, заполненное газом или жидкостью. При нагревании термобаллона в системе создается давление, которое вызывает перемещение механизма указателя.

В газовых термометрах термобаллон заполнен азотом, аргоном или гелием, и зависимость давления от температуры определяется по формуле:

Р = Р₀ [ 1+ α_V (t – t₀)] (6.4)

где Р, Р₀ – давление газа при температурах t и t₀, Па;

α _V - коэффициент объемного расширения газа, 1/С^о.

3 Термоэлектрический преобразователь (термопара) работает на основании возникновения термо-ЭДС в цепи, состоящей из двух разнородных проводников при наличии разности температур t и t₀ соединений их концов.

Одно из соединений термопары (холодный спай) находится в среде с постоянной температурой, а другое (горячий спай) – в измерительной среде. Зависимость Е = f (t,t₀) , близка к линейной и определяется материалами проводников термоэлектрической цепи. Для расчетов используются градуировочные таблицы значений Е= f (t,t₀) при t₀=0^оС, которые приведены в приложении А.

Обычно измерения проводят в окружающей среде, температура которой отличается от 0^оС, поэтому необходимо вводить поправку на температуру холодных спаев. Её можно рассчитать по формуле:

t_ист = t_и + k(t_х – t₀)], (6.5)

где t_ист и t_и – истинное и измеренное значение температуры, ^оС;

t_х и t₀ - температура холодных спаев при измерении и градуировке

(t₀ = 0^оС);

k - поправочный коэффициент, значение которого приведено в приложении 1.

Термопара работает в комплекте со вторичными приборами: милливольтметром и потенциометром.

Напряжение на выводах милливольтметра связано с термо-ЭДС соотношением

E_t

U = --------------, (6.6)

1 + R_вн / R_V

где R_вн – сопротивление измерительной цепи (термопары, соединительных проводов, контактов и т.д.), Ом;

R_V - внутреннее сопротивление вольтметра, Ом.

Металлические проволочные термосопротивления характеризуются следующими зависимостями сопротивления от температуры: платиновые (ТСП) в диапазоне от 0^о до 650^оС

R_t = R_o (1+ α ₁

t + α₂

t²), (6.7)

где α ₁ = 3,97 10^-3 1/^оС температурные коэффициенты

α ₂ = 5,85 10^-7 1/^оС² сопротивления

медные (ТСМ) в диапазоне от -50^оС до 180^оС

R_t = R_o (1+ α _t

t) (6.8)

где α _t = 4,26 10^-3 1/^оС.

Сопротивление R_o градуируют при 0^оС. В Приложении показаны основные данные термосопротивлений.

Термосопротивления работают в комплекте со вторичными приборами: логометрами и измерительными мостами.

Схема уравновешенного моста приведена на рисунке 1. В одно из плеч моста включено термосопротивление. Питание от источника напряжения GB подключено к одной из диагоналей моста, в другую включен измерительный прибор. Если мост уравновешен, то ток в измерительной диагонали равен нулю; условие равновесия моста R₂R_t = R₁R₃.

Рисунок 1 – Схема уравновешенного моста

Принцип измерения температуры состоит в том, что при изменении сопротивления R_t с помощью переменного резистора R₃ добиваются равновесия моста. Указатель шкалы связан с подвижным контактом переменного резистора R₃ (шкала отградуирована в ^оС).

6.2 Измерение давления (задача 2 для вариантов 1-14)

1 Жидкостные манометры.

В жидкостных манометрах используется принцип сообщающихся сосудов. Действие их основано на уравновешивании измеряемого давления силой тяжести столба жидкости .

Для U-образного двухтрубного манометра давления определяется по разности уровней жидкости в трубах, в которые подаются атмосферное и абсолютное давления (или разность давлений).

Рисунок 2 – Жидкостный манометр

Р_изб = rgh (6.9)