Методические указания по выполнению лабораторных работ специальность: 150411 «Монтаж и техническая эксплуатация промышленного оборудования (по отраслям)» (стр. 4 из 12)

Ход работы

1 Ознакомиться с основными положениями

2 Ответить на контрольные вопросы

3 Определить по измерительному прибору количество измерительных механизмов, положение работы прибора, класс точности, общие условные обозначения прибора (ГОСТ 23217-78)

4 Измерить атмосферное давление

5 Измерить избыточное давление

6 Определить абсолютное давление

Требования к отчету

Отчет должен содержать:

4.1 Тему лабораторной работы, требования к умениям и навыкам.

4.2 Ответы на контрольные вопросы (письменно).

4.3 Схемы, рисунки технических средств активного и пассивного контроля с их описанием.

4.4 Расчет абсолютного, атмосферного и избыточного давлений

4.4 Вывод.

Критерии оценки

Работа будет зачтена, если студент практически выполнил работу, ответил на все вопросы (письменно) и оформил отчет в соответствии с требованиями настоящего методического пособия.

Литература:

1 Староверов, А. Г. Основы автоматизированного производства: учеб. / А. Г. Староверов – М: изд-во Машиностроение, 1989

2 Данилов, И.А., Иванов П.М. Общая электротехника с основами электроники: учеб. / И.А. Данилов, П.М. Иванов. – М: изд-во Высшая школа, 2000

3 Головенков, С.Н., Сироткин, С.В. Основы автоматики и автоматического регулирования станков с ПУ: учеб. / С.Н. Головенков, С.В. Сироткин. – М.: изд-во Машиностроение, 1980

Лабораторная работа №3

Тема: Определение погрешности измерения температуры различными видами термометров и термопар

Знать:

– приборы измерения температуры и их виды.

ХОД РАБОТЫ

Термометры расширения

Как правило, при повышении температуры тела увеличиваются в объеме. Поэтому свойство изменять объем при нагреве или охлаждении может служить мерой его температуры. Приборы, работа которых основана на этом принципе, называют термометрами расширения; их подразделяют на три группы: жидкостные стеклянные, дилатометрические (стержневые) и биметаллические.

Принцип действия жидкостных стеклянных термометров основан на различии коэффициентов объемного расширения жидкости (термометрические вещества) и стекла, используемого для удержания жидкости. Жидкостные термометры представляют собой небольшой стеклянный (реже кварцевый) резервуар (ампулу), верхняя часть которого переходит в вертикальный капилляр.

Резервуар и частично капилляр заполнены термометрической жидкостью. Резервуар современных жидкостных термометров — вытянутый (или сплющенный) цилиндр. Диаметр капилляра выбирают в зависимости от диапазона и точности измерения температуры. Чем выше точность термометра, тем меньше диаметр капилляра.

В зависимости от диапазона измерения в качестве термометрической жидкости используют пентан (-200...+20 °С), петролейный эфир (-12О..,+25°С), этиловый спирт (-80...+70 °С), толуол (-90...+200 °С), керосин (-60...+300 °С) и ртуть (-35...+750 °С).

При контакте с контролирующей средой термометр принимает ее температуру, а термометрическая жидкость нагревается или охлаждается, изменяя свой объем, т. е. уровень в капилляре. Именно по уровню жидкости судят о температуре.

Наиболее распространены ртутные термометры, что обусловлено целым рядом причин. Во-первых, ртуть остается жидкой в диапазоне температур -35...+350 °С при нормальном давлении и до +750 °С при небольшом повышении давления (для чего капилляр заполняется азотом) и обеспечивает высокую точность измерения. Во-вторых, ртуть легко поддается очистке, ее пары в капилляре создают малое давление, она не смачивает стекло. Последнее позволяет использовать капилляры с диаметром канала до 0,1 мм. Однако по сравнению с органическими жидкостями ртуть имеет в 8 раз меньший коэффициент объемного расширения, что естественно снижает чувствительность ртутных термометров (табл. 1).

Таблица 1 – Технические характеристики стеклянных ртутных термометров типа ТТ

Для обеспечения задач позиционного регулирования и сигнализации температуры разработаны электроконтактные (ртутно-контактные) технические термометры двух типов: с постоянными контактами и подвижным верхним контактом.

Первый тип представляет собой ртутный термометр с впаянными в капилляр платиновыми контактами. Нижний (нулевой) контакт находится ниже начала шкалы, а верхний (их может быть несколько) впаян на уровне отметки шкалы, которая соответствует контролируемой температуре. В электроконтактных термометрах второго типа перемещающийся верхний контакт изготовляют из тонкой вольфрамовой проволоки. Контакт перемещают внутри капилляра с помощью постоянного магнита. Такой термометр обычно оснащается двумя шкалами: верхней - для установки контакта на заданную температуру, и нижней, по которой производится отсчет температуры.

Преимуществами жидкостных термометров являются простота их устройства и небольшая стоимость при относительно высокой точности показаний. К числу недостатков жидкостных термометров относятся значительная тепловая инерция (запаздывание показаний), невозможность автоматической регистрации и передачи на расстояние без дополнительных специальных приспособлений и низкая прочность. В литейных и термических цехах их используют только для измерения температуры воздуха цеха, температуры свободных концов термопары, для проверки приборов в лабораторных условиях, для измерения температуры охлаждающей жидкости в закалочных баках и ваннах и т. п.

Принцип действия биметаллического термометра основан на использовании разности коэффициентов линейного расширения. При изменении температуры термочувствительного элемента его свободный конец прогибается или поворачивается на определенный угол в сторону металла с меньшим коэффициентом линейного расширения.

Промышленность выпускает несколько типов биметаллических термометров, с разной формой термочувствительного элемента. На их базе разработано несколько видов малогабаритных показывающих приборов и сигнализаторов.

Схема устройства наиболее простого биметаллического термометра (преобразователя) показана на рис.1. На пластмассовом основании 5 закреплены две пластины: обыкновенная и биметаллическая 4. На биметаллической закреплен контакт 3, а на обыкновенной установлен задающий винт 2, предназначенный для изменения пределов срабатывания. Все устройство помещено в защитный кожух 1. При изменении температуры окружающей среды биметаллическая пластина 4 прогибается и замыкает контакты.

Рисунок 1 – Конструкция биметаллического термометра

Диапазон измеряемых температур с помощью биметаллических термометров +50...+400 °С. Погрешность термометров лежит в пределах ±4 %. Достоинствами термометра являются простота устройства, низкая стоимость и значительная разрывная мощность контактного устройства. К недостаткам относятся большая инерционность и гистерезисныи характер зависимости положения контактов от температуры, т. е. несовпадение температуры замыкания и размыкания контактов.

Биметаллические термометры находят применение в установках пылеулавливания и очистки технологических и вентиляционных газов в системах регулирования лабораторных термических печей, а также в системах защиты электродвигателей от перегрузок.

Манометрические термометры.

Манометрический термометр - прибор, действие которого основано на использовании зависимости между температурой и давлением термометрического вещества (газа или жидкости). Известны четыре разновидности манометрических термометров: газовые, заполненные азотом, жидкостные (ртуть); конденсационные или парожидкостные (хлористый метан и др.) и адсорбционные (углекислый газ).

Основные характеристики манометрических термометров приведены в табл.2. Конструктивно манометрический термометр (рис. 2) представляет собой герметическую систему, состоящую из металлического термобаллона 3, соединенного капиллярной трубкой 2 с манометром 1, который имеет шкалу, градуированную в градусах Цельсия.

Таблица 2 –Характеристики манометрических термометров

Рисунок 2 – Манометрический термометр

В термометрах с газовым наполнителем используется физическая зависимость давления газа, заключенного в замкнутом объеме, от температуры. Эти термометры имеют низкий температурный коэффициент давления (р = Ро/273°, Па/К). Они чувствительны к изменению барометрического давления и температуры. Для уменьшения влияния барометрического давления термометр заполняют газом при давлении 1 МПа и выше.

В термометрах с жидким наполнителем используется изменение объема жидкости с изменением ее температуры. Изменение объема характеризуется коэффициентом объемного расширения.

Манометрические термометры выпускают трех видов: показывающие, регистрирующие (с ленточными и дисковыми диаграммами) и комбинированные. Первые два вида могут оснащаться электрическими контактными устройствами, предназначенными для сигнализации и позиционного регулирования. Регистрирующие приборы выпускают с электрическим или пневматическим приводом, а также с часовым механизмом. В последнем случае манометрические термометры взрывобезопасны,

Распространение манометрических термометров несколько ограничивается высокими требованиями к герметичности системы и трудностью ремонта в случае ее разгерметизации. До последнего времени в промышленности широко применяют показывающие манометрические термометры типа ЭКГ. В связи с тем, что приборы этого типа страдают рядом недостатков, их заменяют в настоящее время на приборы типа ТПГ-С (ТШ1-С), которые более совершенны. Эти приборы оснащены контактными устройствами.