Расчет методической погрешности измерения температуры. Определение предельной погрешности измерения температуры перегретого пара термопарой ТХК-0179 и автоматическим электронным потенциометром типа КСПЧ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕНННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА ТЕПЛОВЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СТАНЦИЙ

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

МЕТРОЛОГИЯ И ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ

ВАРИАНТ № 12

       Факультет: энергетики

       Группа:  ЭТз-91у

       Выполнил: студент                                                                            А.И.Шмидт

       Проверил: канд. техн. наук, доц.                                                      В.В.Пак

      Отметка о защите:

Новосибирск

2002 г.

Задача № 1

В паропровод диаметром Д=90 мм вварена металлическая гильза диаметром d=15  мм, для хромель-копелевой термопары, температура перегретого пара t_пп. Термопара показывает температуру конца гильзы t_l=390°С, которая ниже температуры t_пп, вследствие отвода тепла по трубке.

Какова методическая погрешность измерения температуры Δ t_м= t_l- t_пп, если показание термоэлектрического термометра t_l=390°С, температура у основания гильзы   принимается равной температуре стенке трубы t_ст= t_осн=185°С, глубина погружения равна длине трубки l=D/2=45 мм

Теплопроводность материала трубки (гильзы) λ=47 Вт/(м·К), а коэффициент теплоотдачи от перегретого пара к трубке равен α=80 Вт/(м²·К). Толщина стенок гильзы δ=1 мм.

Решение:

Для решения воспользуемся следующей формулой:

     * (Л-1)

где t_пп- температура перегретого пара

t_l - температура конца гильзы

t_осн -температура у основания гильзы

Из уравнения (*) получим

      **

Вычислим значение : так как  и , то

1,857    3,2

Подставив это значение в формулу (**) получим

483ºС

Следовательно, ошибка измерения  равна:

ºС или

%

Погрешность недопустимо велика. Для снижения ошибки при измерении температуры при помощи термометров, помещаемых в металлические гильзы, согласно уравнению (**) необходимо:

а) гильзу делать из материала с возможно меньшим коэффициентом теплопроводности;

б) длину ее брать возможно больше, а толщину -меньше.

Определим возможные пути снижения погрешности в наших условиях. Снизить толщину гильзы менее 1 мм недопустимо по условиям прочности. При том же материале трубки и с этим же коэффициентом теплоотдачи от перегретого пара к трубке определим необходимую длину трубки при снижении погрешности до 0,5 %.

ºС

Из формулы (*) определим:

124,2     

Тогда длина трубки будет:

0,131 м

Таким образом, для обеспечения требуемой погрешности трубка должна быть длиной 131 мм и установлена под острым углом (20º) к поверхности паропровода, при условии что конец гильзы не выходит за середину паропровода.

Задача № 2

Определить предельную погрешность измерения температуры перегретого пара термопарой ТХК-0179 и автоматическим электронным потенциометром типа КСПЧ.

Диапазон измерений от 200 до 600°С (t_max=600°С, t_min=200°С)

Градуировка ХК.

Основная допускаемая погрешность показаний ±0,25%

Основная допускаемая погрешность записи 0,5%.

Показание t_пп=530°С

Температура в помещении t_пс=12°С=285К.

Учесть влияние магнитного поля.

Влияние изменения напряжения питания не учитывать.

Планиметр типа ППР –1. Ширина диаграммной бумаги С=250 мм. Скорость продвижения диаграммной бумаги 20 мм/час. Интервал усреднения - 8 час.

Среднее годовое значение напряжение питания 225 В.

Площадь планиметрируемой части диаграммной бумаги F=340 см²

Решение:

1.  Масштаб температуры:

ºС/см

2.  Масштаб времени:

0,5 ч/см

3.  Результат измерения температуры измерительной системы:

540ºС

4.  Абсолютная погрешность измерения температуры:

ºС

5.  Относительная погрешность измерения:

 %

6.  Предел допускаемой погрешности термоэлектрических преобразователей для измерительной системы:

±0,325 мВ

5ºС

0,89 %

7.  Предел допускаемой погрешности удлиняющих проводов для измерительной системы:

мВ    0,5 %

8.  Предел допускаемой погрешности записи автоматического потенциометра:

0,5 %

9.  Погрешность планиметрирования при обработке результатов измерений на диаграммной бумаге:  0,8 %

10.  Суммарная погрешность для измерительной системы в нормальных условиях:

=±3,1 %

11.  Составляющие суммарной дополнительной погрешности за счет отклонения температуры и напряжения:

12°С=285К   0,1 %

В       0,05 %

12.  Суммарная дополнительная погрешность измерительной системы за счет изменения внешних влияющих факторов:

0,11

13.  Суммарная погрешность измерения температуры в эксплуатационных условиях для измерительной системы:

3,1 %

14.  Суммарная погрешность измерения температуры измерительной системы:

12 К

15.  Доверительные границы погрешности усредненной температуры:

К

16.  Результат измерения температуры: