Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Министерство Образования и Науки Российской Федерации
Бийский технологический институт (филиал)
федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова"
Кафедра методов и средств измерений и автоматизации
ОТЧЁТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ
по курсу «Методы, средства измерений и автоматизации производства»
по теме:
Измерение коэффициента теплопроводности материала на базе компьютерного моделирования обратной нестационарной задачи теплопереноса с использованием системы ТЭДС - преобразователь — IBM PC
Проверил
Ст. преподаватель МСИА ___________________ Тильзо В.В.
подпись, дата
Выполнили
студенты гр. ИС-01 ___________________ Маслов Н.О.
подпись, дата
___________________ Семенченко Р.Д.
подпись, дата
Бийск 2013
Введение
Тепловые преобразователи служат для преобразования температуры в электрический сигнал. Принцип действия базируется на эффекте возникновения разности потенциалов по обе стороны от границы контакта двух проводников (полупроводников), изготовленных из различных материалов.
Цель работы: развитие навыков в использовании термопреобразователей, а также практическое овладение методами экспериментальных исследований и компьютерного моделирования.
Основная часть:
Выполнение лабораторной работы включало в себя проведение предложенного опыта, а также построение компьютерной модели для расчета коэффициента теплопроводности материала образца, решая обратную нестационарную задачу теплопереноса.
В ходе опыта на горячем спае термопары формируем из расплавленного материала образца(парафина) образец сферической формы, путем обмакивания спая в расплав и выдержки на воздухе для затвердевания жидкого слоя.
После получения образца достаточного размера и обеспечивающего расположение точки спая в центре гранулы, измеряем диаметр образца.
После чего нагреваем воду (объемом 0,5 л) до значения температуры, не превышающего точки плавления материала образца. Затем подключив и настроив запись значений с термопары на ПК в текстовый файл, производим опускание гранулы в среду теплоагента, регистрируя динамику изменения температуры точки горячего спая.
Используя полученные данные(формата *.txt) и листинг программы, предложенный в методических указаниях к лабораторной работе, создаем компьютерную модель в среде программирования TurboPascal 7.0 для расчета коэффициента теплопроводности материала образца.
Полученная модель на первом шаге своей работы отображает начальные данные (рисунок 1), после чего проводит расчет. Итоговое окно программы представлено на рисунке 2.
Рисунок 1 - Окно программы, отображающее начальные заданные параметры
Рисунок 2 - Окно программы, отображающее рассчитанные параметры
Вывод:
В ходе выполнения лабораторной работы было получено значение коэффициента теплопроводности образца парафина. Рассчитанное значение равно 0.24 Вт/(м*К). Табличное значение коэффициента теплопроводности для используемого материала равно 0.26 Вт/(м*К), что весьма близко к полученному значению.
Полученную разность расчетного значения и табличного можно объяснить как погрешностями термопары, погрешностями измерений диаметра образца и значениями начальных параметров. Также разница значений объясняется тем, что приведенное табличное значение коэффициента теплопроводности образца для температуры 00С. Коэффициент теплопроводности парафина при разных температурах различный, и лежит в интервале от 0.26 до 0.5 Вт/(м*К).
1. К какому виду средств измерений относится термопара? Дайте определение данного вида средств измерений.
Термопа́ра (термоэлектрический преобразователь температуры) — термоэлемент, применяемый в измерительных и преобразовательных устройствах, а также в системах автоматизации.
Промышленная термопара представляет собой спай, помещенный в металлическую гильзу. Для того, чтобы провода не соприкасались друг с другом на них надеты керамические бусы или кольца. В качестве материалов электродов термопар используют сплавы: хромель, копель (формируемые спаи – хромель-копель), алюмель (формируемые спаи – хромель-алюмель). Для измерения высоких температур используют термостойкие металлы: платину, родий (платино-родиевые термопары) и другие.
2. На чем основан принцип действия термопары, как средства измерений?
Принцип действия основан на эффекте Зеебека или, иначе, термоэлектрическом эффекте. Между соединёнными проводниками имеется контактная разность потенциалов; если стыки связанных в кольцо проводников находятся при одинаковой температуре, сумма таких разностей потенциалов равна нулю. Когда же стыки находятся при разных температурах, разность потенциалов между ними зависит от разности температур. Коэффициент пропорциональности в этой зависимости называют коэффициентом термо-ЭДС. У разных металлов коэффициент термо-ЭДС разный и, соответственно, разность потенциалов, возникающая между концами разных проводников, будет различная. Помещая спай из металлов с отличными коэффициентами термо-ЭДС в среду с температурой Т1, мы получим напряжение между противоположными контактами, находящимися при другой температуре Т2, которое будет пропорционально разности температур Т1 и Т2.
Тепловые преобразователислужат для преобразования температуры в электрический сигнал.Принцип действия базируется на эффекте возникновения разности потенциалов по обе стороны от границы контакта двух проводников (полупроводников), изготовленных из различных материалов.
3. Какие вторичные измерительные приборы используются в схеме совместно с термопарами?
В качестве вторичных преобразователей часто используются потенциометры постоянного тока.
Потенцио́метр — регулируемый делитель электрического напряжения, представляющий собой, как правило, резистор с подвижным отводным контактом (движком). С развитием электронной промышленности помимо «классических» потенциометров появились также цифровые потенциометры (англ.)русск. (например, AD5220 от AnalogDevices). Такие потенциометры, как правило, представляют собой ИС, не имеющие подвижных частей и позволяющие программно выставлять собственное сопротивление с заданным шагом.
Большинство разновидностей переменных резисторов могут использоваться как в качестве потенциометров, так и в качестве реостатов, разница в схемах подключения и в назначении (потенциометр — регулятор напряжения, реостат — силы тока).
Потенциометры используются в качестве регуляторов параметров (громкости звука, мощности, выходного напряжения и т. д.), для подстройки внутренних характеристик цепей аппаратуры (подстроечный резистор), на основе прецизионных потенциометров построены многие типы датчиковуглового или линейного перемещения.
4. Как изменится положение указателя отсчетного устройства милливольтметра, если к нему подключить термопару и положить ее на стол рядом с измерительным прибором при температуре 25С?
Не изменится, т.к. термопара измеряет разность , а не абсолютную температуру.
5. Почему значение температуры горячей воды в стакане измеренное спиртовым термометром не совпадает с результатом измерений с помощью термопары?
Термопара измеряет разность температур холодного и горячего спая, а не абсолютную температуру.
6. Объясните как определить временную координату (в секундах) для шестой точки на диаграмме.
Координата временная будет соответствовать номеру измеренной температуры, т.к. измерения проводились каждую секунду.
7. Объясните причину неадекватности динамических характеристик построенных в результате проведенного эксперимента.
8. Какие виды термопреобразователей Вам еще известны?
Терморезистор, тепловой приемник излучения, двигатель внутреннего сгорания, термометр.