POLITECHNIKA CZESTOCHOWSKA WYDZIAL INZYNIERII PROCESOWEJ, MATERIALOWEJ I FIZYKI STOSOWANEJ Katedra Pieców Przemyslowych i Ochrony Srodowiska Termodynamika i technika cieplna Cwiczenie nr Bezstykowy pomiar temperatury.
Tematy do przygotowania:. Skale temperatur.. Wspólczynnik emisyjnosci.. Prawa promieniowania.. Bezstykowe przyrzady do pomiaru temperatury.. Budowa stanowiska pomiarowego i przebieg cwiczenia. W sprawozdaniu nalezy zamiescic:. Cel cwiczenia.. Schemat stanowiska badawczego.. Tabele z otrzymanymi wynikami pomiarów.. Wykres wplywu temperatury próbki na jej emisyjnosc oraz wykresy rozkladu temperatur na sciance bocznej pieca dla wybranych czasów oraz w wybranych punktach siatki pomiarowej w funkcji czasu.. Wnioski. Cel cwiczenia Celem cwiczenia jest wyznaczenie temperatury ciala stalego za pomoca pirometru oraz zapoznanie sie z przyrzadami do bezstykowego pomiaru temperatury. Metody pomiaru emisyjnosci W literaturze mozna znalezc wiele róznych sposobów pomiaru emisyjnosci. Zazwyczaj kazdy badacz zestawia z dostepnej mu aparatury wlasny uklad pomiarowy, oparty na wybranej metodzie pomiaru. Najogólniej wszystkie metody pomiaru emisyjnosci podzielic mozna na bezposrednie i posrednie. Metody bezposrednie polegaja na bezposrednim pomiarze promiennych wielkosci badanego ciala i ciala wzorcowego, oraz na okresleniu, najczesciej na podstawie ich stosunku wartosci ε T. Metody te nazywane sa radiacyjnymi lub emitancyjnymi. Mozna je stosowac do wszystkich dowolnych temperatur pomiaru, oraz do wszystkich rodzajów materialu. Metodami tymi zazwyczaj mierzy sie emisyjnosc calkowita kierunkowa ε T,ϕ (najczesciej ε T,n ) lub wykorzystujac dodatkowo monochromator emisyjnosc monochromatyczna ε λ. Metody posrednie polegaja na pomiarze wielkosci optycznych lub cieplnych, zwiazanych z emisyjnoscia w procesie wymiany ciepla. Nastepnie na podstawie zmierzonych wielkosci, z równan bilansów energii okresla sie szukana wartosc emisyjnosci. Metody posrednie pozwalaja zazwyczaj na okreslenie emisyjnosci pólprzestrzennej ε T. Emitancyjny pomiar emisyjnosci. Polega on na pomiarze i porównaniu emitancji promienistej badanego materialu M z emitancja promienista ciala doskonale czarnego M C w tych samych temperaturach, katach brylowych i przy tych samych wielkosciach promieniujacych powierzchni, próbki i ciala doskonale czarnego, przy utozsamieniu emitancji z mierzona gestoscia powierzchniowa natezenia promieniowania. Detektorem promieniowania moze byc dowolny detektor promieniowania calkowitego, np. termostos prózniowy. Nie mozna stosowac natomiast detektorów selektywnych, poniewaz sa one czule tylko w okreslonym zakresie dlugosci fal. Do mniej dokladnych pomiarów emisyjnosci wykorzystuje sie czesto pirometr radiacyjny i dzieli sie jego wskazania przy wizowaniu na plytke próbna i na techniczny model ciala doskonale czarnego. Jako przyblizony wzorzec promieniowania wykorzystuje sie czesto otwór w piecu.
Metodyka pomiaru Pomiar emisyjnosci badanych próbek polega na bezposrednim pomiarze emisyjnosci calkowitej pólprzestrzennej ε. Metodyka pomiaru obejmuje jednoczesny odczyt temperatury mierzonej termoelementem t te i temperatury mierzonej pirometrem t pir. W chwili zrównania wskazan obydwu pomiarów temperatury, rejestruje sie wartosci emisyjnosci, co zostaje osiagniete w momencie dostosowania wewnetrznej emisyjnosci pirometru do emisyjnosci powierzchni próbki. Odczytana w ten sposób wartosc, jest emisyjnoscia powierzchni badanej próbki. Stanowisko pomiarowe i przebieg cwiczenia W celu przeprowadzenia badan nalezy w piecu umiescic próbke podlaczona do termoelementu. Nastepnie wlaczyc piec i ustawic na regulatorze odpowiednia temperature. Widok stanowiska pomiarowego przedstawiono na rys.. regulator temperatury komora grzewcza termoelement NiCr-NiAl badana próbka Rys..Widok stanowiska pomiarowego Pomiar temperatury próbki t te dokonywany jest termoelementem NiCr NiAl. Polaczenie termoelementu z elektronicznym miernikiem temperatury pozwala na bezposredni odczyt temperatury z dokladnoscia do C. Natomiast temperatura t pir mierzonona jest pirometrem
calkowitego promieniowania. Odczytu dokonywac co 0 C. Wyniki pomiarów zestawic w tabeli. Data :. Rozpoczecia nagrzewania : Podcisnienie w komorze pomiarowej p = Stan powierzchni drutu - Nr pomiaru Czas pomiaru t ter [ºC] t pir [ºC] ε 0 Na podstawie wyników opracowac wykres zaleznosci emisyjnosci powierzchni próbki od temperatury. W dalszej czesci cwiczenia naniesc siatke pomiarowa na boczna scianke pieca (rys. ) a nastepnie wylaczyc zasilanie pieca. Ustawic odpowiednia emisyjnosc na pirometrze i dokonac odczytu temperatury w poszczególnych punktach siatki pomiarowej. Odczytów temperatury z pirometru nalezy dokonywac co 0 min. Wyniki pomiarów zamiescic w tabeli. Wykonac odpowiednie wykresy rozkladu i zmian temperatury. 9 0 9 0 Rys.. Siatka pomiarowa
Nr punktu pomiarowego 9 0 9 0 Czas pomiaru, min 0 0 0 0 0 0 Temperatura, ºC Literatura:. Hobler T.: Ruch ciepla i wymienniki, WNT, Warszawa 9.. Kostowski E.: Promieniowanie cieplne, PWN, Warszawa 99.. Kotlewski F.: Pomiary w technice cieplnej, WNT, Warszawa 9.. Kruszynski S., Boryca J., Krezolek I., Wyczólkowski R., Janda T.: Cwiczenia laboratoryjne z Termodynamiki i techniki cieplnej, Skrypt SWPCz, Czestochowa 00.. Kulesza J.: Pomiary cieplne, WNT, Warszawa 99.. Kruszynski S.: Technika cieplna cwiczenia laboratoryjne, Skrypt Politechniki Czestochowskiej, Czestochowa 990.. Michalski L., Eckersdorf K.: Pomiary temperatur, WNT, Warszawa 99.. Sala A.: Radiacyjna wymiana ciepla, WNT, Warszawa 9.