Termodnamka Wdzał Inżner Mechancznej Robotk II rok nż. Pomar temperatur Instrukcja do ćwczena Katedra Sstemów Energetcznch Urządzeń Ochron Środowska AGH Kraków 014
1. INSTRUKCJA DO ĆWICZENIA LABORATORYJNEGO 1.1 Cel ćwczena Cel ćwczena: Zapoznane sę z metodam przrządam do pomaru temperatur. Szczegółow przebeg ćwczena: 1. Pomar temperatur pomeszczena laboratorjnego za pomocą różnch termometrów.. Wznaczene czułośc termometru ceczowego (alkoholowego lub rtęcowego) 3. Wznaczene charakterstk termometrcznej czujnka rezstancjnego do pomaru temperatur. 4. Pomar temperatur za pomocą prometru.. POMIARY.1 Pomar temperatur w pomeszczenu laboratorum za pomocą różnch termometrów. Na stanowsku pomarowm znajdują sę różnego rodzaju termometr. Pod nadzorem prowadzącego ćwczene należ przeprowadzć pomar temperatur. Zanotować wskazana poszczególnch przrządów (wraz z jednostkam fzcznm). Termometr ceczow (rtęcow lub alkoholow):... ºC Termometr gazow:... ºC Termometr bmetalow:... ºC Termometr termoelektrczn:... ºC Termometr rezstancjn (z punktu.3)... ºC. Wznaczene czułośc termometru ceczowego (alkoholowego lub rtęcowego) Termometr (wpsać rodzaj termometru)... Zmana temperatur o Δt =...ºC Odpowadając tej zmane temperatur przrost wsokośc słupka cecz termometrcznej: Δl =... mm t Czułość termometru: C... l Od czego zależ czułość termometru?
.3 Pomar temperatur za pomocą czujnka rezstancjnego Pt100. Na stanowsku pomarowm znajduje sę czujnk Pt 100 z wprowadzonm końcówkam pomarowm. Za pomocą omomerza należ zmerzć opór tego czujnka. Należ uwzględnć opór przewodów łączącch mernk z elementem pomarowm. Na podstawe norm PN-EN-60751 należ znaleźć punkt najblższe zmerzonej wartośc rezstancj, a następne wznaczć analtczne równane charakterstk termometrcznej czujnka (ze względu na mał zakres będze to funkcja lnowa) z tego równana określć szukaną wartość zmerzonej temperatur. Zmerzona rezstancja przewodów łączącch mernk z czujnkem:... Ω Zmerzona rezstancja czujnka Pt 100:... Ω Rzeczwsta rezstancja czujnka Pt 100:... Ω Perwsza wższa od wartośc zmerzonej wartość tablcowa (z norm PN-EN-60751) rezstancj czujnka Pt 100:... Ω, dla temperatur:... ºC Perwsza nższa od wartośc zmerzonej wartość tablcowa (z norm PN-EN-60751) rezstancj czujnka Pt 100:... Ω, dla temperatur:... ºC Równane charakterstk termometrcznej czujnka Pt 100 dla tch dwóch punktów (jako funkcja lnowa = a x + b): Dla temperatur merzonch w przedzale od 0 do 100ºC można zastosować aproksmację lnową równana charakterstk termometrcznej, postac: R(t) = R 0 [1+A t] Szukana temperatura pomeszczena dla zmerzonej rezstancj czujnka wnos:... ºC Porównaj otrzman wnk z rezultatam z punktu.1. 3
.4 Wznaczene charakterstk termometrcznej czujnka rezstancjnego do pomaru temperatur oraz przebegu nagrzewana wod. Ops stanowska: Na stanowsku znajduje sę kuchenka elektrczna. Na płce grzewczej kuchenk umeszczono naczne z wodą. W nacznu znajduje sę termometr ceczow oraz czujnk rezstancjn do pomaru temperatur (tp czujnka do wboru przez prowadzącego), które zamocowane są na specjalnm statwe. Rezstancja czujnka jest merzona mernkem cfrowm. Przebeg pomarów: Po włączenu kuchenk rozpoczna sę nagrzewane wod w nacznu. Dla kolejnch wartośc temperatur wod merzonch za pomocą termometru ceczowego (np. w odstępach co 5 ºC) należ zapsać zmerzone wartośc rezstancj czujnka oraz czas w tabel pomarowej. Badan czujnk tp:... Zmerzon opór przewodów łączenowch:... Ω Tabela pomarowa: L. p. Temperatura [ºC] 1 Czas [mn:s lub s] Rezstancja czujnka oraz przewodów łączenowch [Ω] Rezstancja czujnka [Ω] 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 13 14 15 16 17 4
Po wkonanu pomarów od zmerzonej wartośc rezstancj należ odjąć opór przewodów pomarowch. Można go zmerzć mernkem zwerając końcówk tch przewodów. Wartość tego oporu wnos z reguł około 0,3-1 Ω. W oparcu o uzskane wnk należ na wspólnm wkrese wkreślć: charakterstkę termometrczną czujnka (tlko otrzmane punkt pomarowe!). charakterstkę termometrczną czujnka wg odpowednej norm (jako lnę cągłą) równane regresj charakterstk termometrcznej dla przeprowadzonch pomarów. Skonfrontować otrzmane rezultat. Jaka jest wartość temperaturowego współcznnka rezstancj badanego czujnka? Na osobnm wkrese należ także przedstawć proces nagrzewana wod (temperatura w funkcj czasu). Regresja lnowa jest to metoda statstczna estmowana wartośc oczekwanej zmennej prz znanch wartoścach nnej zmennej lub zmennch x. Szukana zmenna jest nazwana zmenną objaśnaną, lub zależną. Inne zmenne x nazwa sę zmennm objaśnającm lub nezależnm. Dla jednej zmennej objaśnającej (tak jak w naszm przpadku) zagadnene polega na poprowadzenu prostej = ax + b. Jeżel zmerzono obarczone tlko błędam przpadkowm wartośc (x ), = 1,,..., n dwóch różnch welkośc fzcznch X Y, oraz wadomo, że zmenne X Y są zwązane ze sobą zależnoścą lnową = f(x), to najlepszm przblżenem współcznnków a b w równanu lnowm = ax + b jest: a n x n x x x 1 b n a x Gdze: x wartośc dośwadczalne, n lczba wkonanch pomarów. Dla określena współcznnków a b szukanej prostej regresj należ sporządzć tabelę oblczenową. Lczbę wersz tabel należ dobrać ndwdualne w zależnośc od lczb przeprowadzonch pomarów. 5
L. p. 1 x (temperatura) [ºC] (rezstancja czujnka) [Ω] x x x 3 4 5 Σ Na podstawe tabel wlczam kolejno: n Σx =... Σx Σ =... n Σx =... (Σx ) =... a n x n x x x... a Σ =... 1 b n a x... Szukane równane prostej regresj (rezstancja w funkcj temperatur): = ax + b =....5 Pomar temperatur prometrem Pomarów dokonujem prometrem DIT 130. Dla różnch wartośc emsjnośc ustawanch za pomocą menu przrządu należ dokonać pomaru temperatur np. posadzk, ścan, suftu lub nnch, wbranch elementów w pomeszczenu laboratorum. Zanotować zmerzone wartośc temperatur dla poszczególnch wartośc emsjnośc. Z czego wnkają otrzmane różnce? 6
Przkładowa tabela pomarowa może wglądać następująco: Emsjność ε Materał:... Zmerzona temperatura [ºC] 0,95 0,90 0,80 0,70 0,60 Materał:... Zmerzona temperatura [ºC] Po wkonanu pomarów należ sprawdzć w tablcach emsjnośc (są dostępne w lteraturze dotczącej technk ceplnej) wartośc emsjnośc badanch materałów. Na tej podstawe należ zaznaczć, któr z przeprowadzonch pomarów bł najblższ stanow faktcznemu. 3. WYKONANIE SPRAWOZDANIA I ZALICZENIE ĆWICZENIA 3.1 Sprawozdane Sprawozdane należ przgotować ręczne na paperze kratkowanm formatu A4. W sprawozdanu należ zameścć kolejno, zgodne z opsem zawartm w nnejszej nstrukcj: 1. Tabelkę ttułową,. Krótk wstęp teoretczn przedstawć cel ćwczena, 3. Ops przeprowadzonch badań dla kolejnch punktów, pomar dodatkowe oblczena zgodne z nnejszą nstrukcją, tj.: 3.1 Pomar temperatur w pomeszczenu laboratorum za pomocą różnch termometrów, 3. Wznaczene czułośc termometru ceczowego, 3.3 Pomar temperatur za pomocą czujnka rezstancjnego Pt100, 3.4 Wznaczene charakterstk termometrcznej czujnka rezstancjnego, 3.5 Przebeg procesu nagrzewana wod, 3.6 Pomar temperatur prometrem, 4. Podsumowane wnosk. Wkres można przgotować na paperze mlmetrowm lub komputerowo (w arkuszu kalkulacjnm). Tabelkę ttułową należ wkonać wpełnć psmem techncznm Welkość tabelk jest orentacjna. wg ponższego wzoru. 7
Termodnamka - Laboratorum Pomar temperatur Nazwsko, Ime Data wk. Grupa. (np. 8A) 3. Zagadnena do kolokwum zalczenowego po wkonanu ćwczena Warunkem zalczena ćwczena jest zalczene sprawozdana oraz zalczene kolokwum z oceną poztwną. Ponżej podano zagadnena do kolokwum zalczenowego: 1. Skale temperatur. Rodzaje stosowanch skal ch defncje.. Budowa zasada dzałana termometru ceczowego. Jake zjawsko fzczne wkorzstuje sę prz pomarze temperatur tm termometrem? 3. Budowa zasada dzałana termometru bmetalowego. Jake zjawsko fzczne wkorzstuje sę prz pomarze temperatur tm termometrem? 4. Budowa zasada dzałana termometru gazowego. Jake zjawsko fzczne wkorzstuje sę prz pomarze temperatur tm termometrem? 5. Stała czasowa termometru ceczowego. Z czego wnka fakt stnena stałej czasowej w termometrach? Jak jest jej wpłw na pomar temperatur termometrem ceczowm? 6. Co to jest charakterstka termometrczna czujnka rezstancjnego metalowego? Narsuj oraz opsz taką przkładową charakterstkę (np. na podstawe pomarów wkonanch podczas ćwczena). 7. Opsz omów efekt termoelektrczn Seebecka. Jak można go wkorzstać do pomaru temperatur? 8. Co to jest charakterstka termometrczna czujnka termoelektrcznego (termoelementu)? Narsuj opsz taką przkładową charakterstkę. 9. Co to jest stała termoelektrczna (naczej: czułość termoelektrczna, stała Seebecka) od czego zależ? Jak jest jej wpłw na pomar termoelementem? 10. Budowa zasada dzałana prometru całkowtego promenowana. 11. Cało doskonale czarne, cało doskonale bałe, cało szare - defncje, różnce mędz nm. 1. Narsuj termometr ceczow, gazow rezstancjn oraz zaznacz na rsunkach element cznne (czujnk) tch termometrów. 3.3 Lteratura Krstna Baknowska ( n.), Pomar ceplne. Cz. 1, Podstawowe pomar ceplne, Wdawnctwa Naukowo-Technczne, Warszawa, 1993 Tadeusz R. Fodemsk (red.), Pomar ceplne. Cz. 1, Podstawowe pomar ceplne, Wdawnctwa Naukowo-Technczne, Warszawa, 001 Ludwk Mchalsk, Krstna Eckersdorf., Pomar temperatur, Wdawnctwa Naukowo- Technczne, Warszawa, 1986 Szewczk Wtold, Wojcechowsk Jerz, Wkład z termodnamk z przkładam zadań. Cz. 1: Proces termodnamczne, Kraków: UWND AGH, 007. 8