Определение показателя тепловой инерции термоприёмников: Методические указания к лабораторной работе № 6 по курсу “Теплотехнические измерения и автоматизация”, страница 2

Постоянная тепловой инерции  зависит от условий теплоотдачи на поверхности термоприёмника. По мере возрастания коэффициента теплоотдачи  величина постоянной тепловой инерции  уменьшается. Кривая, определяющая зависимость  от , для конкретного термоприёмника носит название характеристической кривой (рис. 6.3.).

Рис.6.3

    Формы характеристических кривых для разных термоприёмников определяются тепловыми свойствами материалов, из которых они изготовлены и, в частности, объёмной теплоёмкостью термоприёмника с, и коэффициентом теплопроводности .

Постоянная тепловой инерции не полностью отражает инерцию термоприёмников, так как не учитывает начальную стадию процесса изменения теплового состояния термоприёмника. Поэтому  справедлива только в случае, когда число B_i=l/<0,16 и переходный процесс нагрева теплоприёмника описывается экспонентой вида (рис. 6.1.) Более точно динамические свойства термоприёмников характеризуются передаточной функцией, которая рассматривается во второй части курса «Теплотехнические измерения и автоматизация» в разделе «Автоматическое регулирование».

6.3. Схема экспериментальной установки

Принципиальная схема лабораторной экспериментальной установки показана на рисунке 6.4.

Электрическая печь сопротивления 1 питается от трансформатора 4. Температура в печи контролируется термопарой 6 в комплексе со вторичным показывающим прибором5. В качестве исследуемых термоприёмников используется комплект из трёх термопар 2. Работают термоприёмники в комплексе с автоматическим потенциометром 3, который регистрирует их температуры по трём отдельным дорожкам. Термоприёмники выполнены из одинаковых термоэлектродов и различаются лишь конструкцией защитного чехла. Один термоприёмник вообще не имеет чехла, другой размещается в металлическом чехле, третий – в кварцевом.

Рис.6.4

6.4. Порядок проведения лабораторной работы

1.  Изучить схему установки, используемые приборы и термопары.

2.  Включить экспериментальный стенд и путём лабораторного автотрансформатора установить в печи постоянную температуру порядка 500-600°С.

3.  Включить автоматический потенциометр, проверить движение диаграммной ленты, определить абсолютную погрешность измерения прибора, замерить начальные температуры t₀ термоприёмников.

4.  Быстро ввести комплект термоприёмников в пространство передачи, одновременно включив секундомер.

5.  Через каждые 30-40 с проводить по автоматическому потенциометру запись показаний температур всех термоприёмников . Опыт прекратить, когда температуры всех термоприёмников примут постоянное значение, т.е. каретка автоматического потенциометра будет вычерчивать для каждого теплоприёмника прямую вертикальную линию, приближенно совпадающую с температурой печи.

6.  По окончании опыта выключить питание печи, вынуть из неё комплект термоприёмников.

6.5.Обработка результатов измерений

1.  Заполнить таблицу 6.1. соответствующими экспериментальными значениями.

Таблица 6.1.

№№ п/п	Время измерения, с	Температура термоприёмника , °С			Динамическая погрешность термоприёмника , °С
		Без чехла	В металл. чехле	В кварцевом чехле	Без чехла	В металл. чехле	В кварцевом чехле

2.  Построить график изменения температур термоприёмников от времени наблюдения =f() и график изменения разности температур печи и термоприёмников в зависимости от времени ln(t_c - )=f(). Найти по второму графику постоянную тепловой инерции  для каждого из исследуемых теплоприёмников. Постоянная  термоприёмника определяется как котангенс угла наклона соответствующей сглаживающей прямой, проведённой через экспериментальные точки.

3.  Определить относительную ошибку метода измерения показателя тепловой инерции термоприёмников

==()+(),                                                                        (6.3.)

Где  - относительная ошибка определения времени ;

 - относительная ошибка определения температуры термоприёмников (класс точности автоматического потенциометра).

Отчёт должен содержать схему установки, краткое описание поставленной задачи, таблицу измерений, экспериментальные графики, погрешности метода измерения. По результатам исследований необходимо сделать выводы о влиянии конструкции термоприёмника на скорость его теплообмена с окружающей средой.

Контрольные вопросы:

1.  Что характеризует тепловая инерция термоприёмника? Чем она отличается от электромеханической инерции?

2.  Что такое постоянная тепловой инерции термоприёмника?

3.  От чего зависит значение постоянной тепловой инерции термоприёмника?

4.  Как конструкция термоприёмника влияет на скорость его теплообмена с окружающей средой?

Литература:

1.  Иванов Г. Н. , Кузнецов Н. Д., Чистяков В.С. Теплотехнические измерения и приборы. – М.: Энергоатомиздат, 1984. С.72-73.

2.  Преображенский В. П. Теплотехнические измерения и приборы. – М.: Энергия, 1978.С.231-245.

3.  Чистяков С. Ф., Радун Д. В. Теплотехнические измерения и приборы. – М.: Высшая школа., 1972. С.114-117