Кафедра теплотехники
Лабораторные работы
Отчёт
Выполнил студент: Соломатов Ю.С.
ПГСз-14
Руководитель доцент
Кафедры теплотехники: Потапова Т.А.
Братск 2016
Лабораторная работа № 1
Цель работы.
1. Изучить основные теоретические понятия, на которых бази- руется измерение температур в технике и экспериментальной прак- тике: температура и температурные шкалы, термометрический па- раметр и термометрическое вещество.
2. Изучить методы измерения температуры.
3. Изучить лабораторную установку, методику измерений.
4. Включить в сеть милливольтметр и нагреватель (песочную баню). Записать показания прибора МПП в ºС по нижней шкале (МПП показывает непосредственно разность температур).
5. Исследовать зависимость термоЭДС термопар МК и ХК от разности температур ∆T между спаями в интервале от 0 до 150 ºС. Температуру фиксировать через каждые 10 ºС. Величина измеряемой ЭДС определяется по шкале милливольтметра. изме- рения проводить параллельно для двух термопар, переключая схе- му из положения I в положение II.
6. Отключить приборы от сети.
7. Результаты измерений и вычислений занести в табл. 1.2.
8. Построить градуировочные графики термопар МК и ХК, т.е. зависимость εf(T).
9. По графикам, вычислить коэффициенты термоЭДС α каж- дой из термопар и сравнить полученные значения с табличными значениями.
| N | Т2С° | Т1С° | ΔTi С° | Ei | (ΔTiεi) | A | αх | α |
| 7.3 | 24м/c | -16.7 | ||||||
| 1.2 | ||||||||
| 1.7 | ||||||||
| 2.5 | ||||||||
| 3.3 | ||||||||
| 4.1 | ||||||||
| 4.8 | ||||||||
| 5.6 | ||||||||
| 6.3 | ||||||||
| 7.1 | ||||||||
| 7.7 | ||||||||
| 8.6 | ||||||||
| 9.3 | ||||||||
| 10.0 | ||||||||
| 10.8 |
Методические обоснование работы
Эффект Зеебека – возникновение ЭДС в электрической цепи, состоящей из последовательно соединенных разнородных метал- лов, полупроводников или полупроводника и металла, если темпе- ратура спаев различна. В простейшем случае, когда цепь состоит из двух различных материалов, она носит название термопары. 32 Термопары широко применяются для измерения температур в диа- пазоне, включающем отрицательные, и до температур порядка 1000 ºC и выше.
ТермоЭДС термопары складывается из электродвижущих сил обоих ее спаев. ЭДС спая зависит от природы контактирующих веществ и от температуры. Если обозначить ее через εf(T), то ЭДС термопары представится разностью
εf(T) = ε(T1i) – ε(T2),
где T1 – температура более нагретого спая; T2 – температура менее нагретого спая
Производная 
называется коэффициентом термоэлек- тродвижущей силы. Коэффициент α, так же, как и функция εf(T), является характеристикой обоих элементов термопары. На практи- ке это создает определенные неудобства, поэтому условились ве- личину α измерять по отношению к одному и тому же металлу – свинцу. Следовательно, коэффициент α данного металла дает тер- моЭДС для термопары, у которой одна ветвь из указанного метал- ла, а другая – из свинца. Коэффициент термоЭДС для термопары, составленной из произвольных металлов I и II определяется фор- мулой:
α12 = α1 – α2,
где α1 и α2 – коэффициенты термоЭДС металлов I и II по отноше- нию к свинцу.xiyi
α12 = А,
= 
где i ii 0 x TTT =∆ = − – разность температур; i i y = ε – темрмоЭДС.
Для примера приведем значение α для сплавов хромель (α1) и алюмель (α2), широко применяемых в качестве термоэлементов. Для них α1 = 24 мкВ/ºС и α2 = –38 мкВ/ºC.
Если разность температур нагретого T1 и менее нагретого T2 спаев невелика, то имеет место линейная зависимость между тер- моЭДС термопары и разностью температур спаев
ε=α (T1-T2)
где α – коэффициент термоЭДС; T1-T2− – разность температур спаев.
Следовательно, в этом диапазонее температур коэффициентом термоЭДС термопары может быть определен по формуле
где ε – ЭДС; 
=− – разность температур спаев.
Схема лабораторной установки приведена на рис. 1.15. Для исследования взяты термопары: МК – медь-константановая, ХК – хромель-копелевая. Разность температур ∆Т между горячим и холодным спаями каждой из термопар создается за счет того, что один спай каждой термопары находится в тепловом контакте с нагревателем (песочной баней), а другой – при температуре окружающей среды.
Разность температур ∆Т между горячим и холодным спаями определяется с помощью измерительной термопары ИТ и пиромет- рического милливольтметра типа МПП, а термоЭДС исследуемых термопар – милливольтметром, подключаемым к термопарам МК и ХК.
Лабораторная работа № 2
ПРИБОРЫИ МЕТОДЫИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ
2.1. Цель работы
1. Составить четкое представление о понятиях «давление», «абсолютное давление», «атмосферное давление», «избыточное давление» и «разрежение» («вакуум»).
2. Усвоить основные единицы измерения давления в системах МКГСС и СИ, а также применяемые в практике внесистемные еди- ницы. Овладеть навыками установления связи между единицами измерения.
3. Изучить устройство жидкостных и пружинных измеритель- ных приборов и научиться пользоваться ими.
4. Выполнить измерения нескольких значений избыточного давления и разряжения (вакуума) и определить при этом значения абсолютных давлений.
2.2. Теоретическая часть
Под термином «давление» понимают удельную величину, т.е. силу, приходящуюся на единицу поверхности по нормали к ней, которое рассчитывается по формуле
Давление, оказываемое газом на стенки сосуда, изолирующего этот газ от внешней среды, является усредненным результатом ударов молекул, находящихся в непрерыв- ном, хаотичном движении и называ- ется «абсолютным давлением» и обозначается «Ра»
Из молекулярно-кинетической теории идеальных газов абсолютное давление определяется формулой:
где N / V = − концентрация молекул в единице объема; N – число молекул в данном объеме; V – полный объем; m – средняя масса молекулы; W – среднеквадратичная скорость движения молекул.
Из выражения (2.2) видно, что абсолютное давление зависит от физических величин, характеризующих состояние рабочего тела и, поэтому, является одним из основных параметров состояния. Из выражения (2.2) также следует, что абсолютное давление не может быть равным нулю, т.е. «абсолютный вакуум» недостижим. Так как атмосфера Земли состоит из смеси различных газов и водя- ных паров, молекулы которых находятся в хаотическом движении, то она (атмосфера Земли) оказывает на всякую поверхность, со- прикасающуюся с ней, определенное давление, называемое «атмо- сферное» и обозначаемое буквой «В».
Давление рабочего тела в изолированном от окружающей сре- ды сосуде, т.е. абсолютное давление «Ра», может быть по своей аб- солютной величине больше или меньше атмосферного «В». В случае, когда абсолютное давление больше атмосферного, поло- жительная разность между ними называется избыточной и обозна- чается «Ри» и находится по формуле
Ри = Ра – В, когда Ра > В.
В случае, когда абсолютное давление меньше атмосферного, отрицательная разность между ними называется «разряжением» или «вакуумом» и обозначается «Рвак», т.е
Рвак = Ра – В, когда Ра < В.
В обоих случаях абсолютное давление равно сумме атмосфер- ного давления и избыточного (или разряжения).
Ра = В + Ри, когда Ра > В,
Ра = В + Рвак, когда Ра < В.
Только во втором случае надо учитывать, что «Рвак» имеет от- рицательное значение.
Необходимо иметь в виду, что атмосферное давление «В», яв- ляясь внешним по отношению к газу, заключенному в сосуде, не характеризует состояние этого газа и потому не является пара- метром его состояния. Избыточное давление и разрежение, являясь арифметической разностью между абсолютным давлением и атмо- 37 сферным, также не характеризует состояние данного газа, т.е. не являются параметрами состояния.
Таким образом, только абсолютное давление является пара- метром состояния рабочего тела и только его значение можно под- ставлять в расчетные формулы.
Расчёты
Pa=3.7бар=3.7*105Па=370кПа
В=996кПа=96.6кПа
Ра=Рu+В=96.6+370=466.6кПа