Сборник задач и вопросов по ТТИиП Кузнецов Н.Д. Чистяков В.С. (1013662), страница 14
Текст из файла (страница 14)
Частота ультразвука 20 кГц.5.47. Выведите уравнение, связывающее фазовый сдвиг ультразвуковых колебаний со скоростью потока воды, и оцените влияние температуры на показания осевого ультразвукового фазового расходомера, если известно, что изменение температуры воды от 8 до 25 °С вызывает изменение скорости звука от 1435 до 1475 м/с. Частота ультразвуковых колебаний 25 кГц, скорость потока 10 м/с, расстояниемежду пьезоэлементами расходомера; 250 мм.5.48.
Калориметрический расходомер состоит из нагревателя мощностью 200 Вт, выполненного из проволоки диаметром 0,5 мм; диаметртрубопровода 100 мм.Определите разность температур измеряемой среды до и после нагревателя при расходе Q o =50 м3/ч. Измеряемая среда — вода" иливоздух. Исходная температура измеряемой среды 20 °С.5.49. Платиновый термоанемометр с диаметром проволоки d==0,05 мм предназначен для измерения скорости воздуха от 2 до30 м/с.
Температура воздуха 20 °С.Определите, какую температуру будет иметь нить термоанемометра, если мощность, выделяемая на нити, W=8 Вт/м.5.50. Определите уравнение расходадля щелевого расходомера с прямоугольным отверстием истечения (рис.5.6).5.51. Определите форму и необходимые размеры щелевого отверстия длярасходомера с равномерной шкалой.Максимальный расход воды Q0.Mano ==520 м3/ч, максимальная высота уровнянад краем отверстияистечения Амане = 0,5 м, ширинаотверстияистечения на уровне hM3KC от нижнего, края хМакс=0,15 м.ГлавашестаяАНАЛИЗ СОСТАВА СРЕДПод анализом состава сред понимается измерение концентрациирастворов, концентрации водородных ионов по водородному показателю рН, содержания отдельных компонентов в газовых смесях, влажности газов и ряда других показателей.
Основными пособиями, в которых изложены эти вопросы, являются [2, 8, 9, 20—23, 26]. Рассмотримнекоторые понятия и формулы, необходимые для решения задач.Постоянная э^ггистгтшщиагкой ^_ейки___/(—это коэффициент, определякЗщий соотношение между удельной электропроводностью %0' раствора и электропроводностью % ячейки или ее сопротивлением R,^.Сопротивление измерительной электролитической ячейки зависитне только от концентрации раствора, но и от температуры. В узкомтемпературном интервале, например 5—10 °С, можно считать, что зависимость сопротивления ячейки Rs от температуры имеет видR лНяHsi'~i + P(f-*i) 'где Rm — сопротивление ячейки при температуре tx; p — температурный коэффициент электропроводности раствора.'Следует отметить, что в ряде задач и решений рассматриваютсядва понятия: сопротивление электродной ячейки и сопротивление измерительной ячейки.
Под сопротивлением электродной ячейки подразумевается сопротивлениё~То7(ьТИ"^йДКбст'И,''"За110ЯнШщеТ1"^^жэлёктродноепространствог Сопротивление измерительной ячейки — это сопротивлен и е , образованное сопротивлением электродной ячейки и 'сопротивлением шунта!~""~- -В задачах на измерение рН растворов следует прежде всего помнить общую зависимость между потенциалом Е измерительного электрода и концентрацией С ионов в растворе — уравнение НернстаE = Eo +^Llnfn+[n+hгде А! = 8,317 Дж/(К-г-моль)—газовая постоянная;Т—температура, К; я — валентность иона; F — 96 522 Кл/г-экв — число Фарадея(заряд грамм-эквивалента ионов);f + — коэффициент активностиионов водорода; [Н+] — концентрация водородных ионов, г-ион/л;Е0 — нормальный электродный потенциал (потенциал, который имеетэлектрод при погружении в раствор с нормальной концентрацией[ Я + ] = 1 г-ион/л), мВ.
Следует отметить, что фактически измеряетсяне концентрация водородных ионов по рН — —lg[H+], а активностьионов водорода в растворе рН=—lgf H +[H+] [20]. Во многих случаяхlg[H+]«lgf H +[H + ], поэтому в задачах часто говорится об измеренииконцентрации водородных ионов по рН. Для водородного электрода£ о = 1 и га=1, поэтому уравнение £==f(pH) принимает вид2.303ЯГ_ __Jр Н = _ 0 . 1 9 8 4 Т рН.FВ общем виде разность потенциалов Е, мВ, между измерительнымэлектродом (чаще всего одной из разновидностей стеклянного электрода) и сравнительным электродом можно записать следующим образом:Е = Erf— (54,16 + 0,198/)(рН — рН и ),где t — температура раствора, °С; Еш и рНи — координаты изопотенциальной точки.Из этой формулы легко могут быть получены выражения для коэффициентов преобразования Д£/ДрН и Д£/Д/.При решении задач по газовому анализу следует обратить внимание на физические основы работы различных газоанализаторов, ихустройство и электрические схемьцВ задачах по термокондуктомегрическим газоанализаторам предполагается, что измерительная камера представляет собой полый цилиндр, внутри которого коаксиально расположена платиновая нить(чувствительный элемент).
Теплоотвод от единицы поверхности нити кстенкам осуществляется в основном теплопроводностью в соответствиис выражениемQ = k(tB — tc),где /ц и U — температура соответственно нити и стенки камеры, °С;X — теплопроводность смеси при температуре, равной (гн-И с )/2,Вт/(м-К).Е =Теплопроводность смеси следующим образом связана с теплопроводностью компонентов Хг и их объемной концентрацией С;пг=1В задачах по термомагнитным газоанализаторам основным является выражение для силы, действующей на единичный объем парамагнитной смеси, находящейся в неоднородном магнитном поле [22]:°[т1Т\)Роdxгде С — относительная концентрация компонента (например, кислорода); Ко — объемная магнитная .восприимчивость компонента при нормальном давлении р 0 =760 мм рт.
ст. и нормальной температуре Т0== 273 К; И—напряженность магнитного поля, А/м; Г, — температурагаза на входе в измерительные камеры, К; Т2 — температура газа после обогрева нитью, К.Эта сила определяет интенсивность термомагнитной конвекции, которая в свою очередь влияет на отвод теплоты от чувствительногоэлемента, т.
е. его температуру. В реальных условиях интенсивность га, зовой конвекции определяется не только силой FM, но и силой тепловой конвекции. Поэтому изменение показаний прибора при изменениитемпературы t и давления р газовой смеси отличается от рассчитанного только по изменению Fu.Принцип действия оптико-акустических газоанализаторов основанна явлении избирательного поглощения анализируемым компонентомэнергии излучения определенной длины волны, причем интенсивностьэтого поглощения зависит от концентрации анализируемого компонента в газовой смеси. Эта зависимость описывается выражениемгде / 0 ^ — интенсивность излучения на входе в поглощающий слой газа; 1х—то же после прохождения слоя газа; е я —коэффициент поглощения, характерный для анализируемого компонента газовой смесии длины волны Я; С — концентрация анализируемого компонента в газовой смеси; I — толщина поглощающего слоя.Наибольшее распространение при измерении влажности воздухаполучили различные варианты психрометров и определение влажностипо точке росы.
Психрометрический метод основан на зависимости междувлажностью воздуха и показаниями сухого tc и мокрого гм термометров. При использовании психрометра «психрометрическая разность»гс—/м зависит не только от относительной влажности воздуха, но и отконструкции психрометра, определяющей интенсивность охлаждениямокрого термометра за счет испарения влаги.
Поэтому психрометрические таблицы могут составляться только для конкретных типов психрометров.Измерение влажности по методу точки росы является одним източных методов, получивших широкое распространение в промышленности. Эти гигрометры имеют широкие пределы применения по температуре, давлению и влажности воздуха. Однако они отличаются некоторой сложностью конструкции, а также влиянием на результат измерения состояния поверхности зеркальца.При решении'задач настоящей главы могут потребоваться данныео самых различных физических, химических и других свойствах веществ. Эти данные можно взять в П-32—П-53, в [2J, а также в соответствующих справочных изданиях [18, 19, 25]. «6.1.; Двухэлектродная электролитическая ячейка была заполненараствором с удельной электропроводностью Хо=12,1 Ом/м.Определите постоянную ячейки, если ее сопротивление оказалосьравным Rn= 13,7 Ом.6.2.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
