Смирнов_Измерение технол_параметров (831917)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Московский государственный технический университетимени Н. Э. БауманаА.Е. СмирновИзмерение технологических параметрови управление процессамив термическом производствеМетодические указанияк выполнению лабораторных работ по дисциплине«Управление процессами тепловой обработки материалов»1УДК 621.7-52ББК 34.651С50Издание доступно в электронном виде на портале ebooks.bmstu.ruпо адресу: http://ebooks.bmstu.ru/catalog/46/book1226.htmlФакультет «Машиностроительные технологии»Кафедра «Материаловедение»РекомендованоРедакционно-издательским советом МГТУ им. Н.Э.

Бауманав качестве методических указанийРецензентканд. хим. наук, доцент П.В. СлитиковС50Смирнов, А. Е.Измерение технологических параметров и управление процессами в термическом производстве : методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Управление процессами тепловой обработки материалов» / А. Е. Смирнов. Москва : Издательство МГТУ им. Н.

Э. Баумана, 2015. — 55,[5] с. : ил.ISBN 978-5-7038-4182-2Изложены сведения об основных методах измерения и управлениятехнологическими параметрами термической и химико-термической обработки. Приведен порядок выполнения конкретных заданий по установлению основных закономерностей процессов измерения и регулированиятаких параметров, как температура, расход, давление и потенциал технологической атмосферы, в том числе с использованием автоматизированных контрольно-измерительных и регулирующих систем.Для студентов 4-го курса, обучающихся по направлению «Материаловедение и технологии материалов» и изучающих дисциплину «Управление процессами тепловой обработки материалов».

Могут быть полезныдля студентов, обучающихся по другим направлениям, а также для инженерно-технических работников, занятых в термическом производстве.УДК 621.7-52ББК 34.651ISBN 978-5-7038-4182-22 МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2015 Оформление. ИздательствоМГТУ им. Н.Э. Баумана, 2015ПРЕДИСЛОВИЕМетодические указания включают необходимые теоретические сведения и описание методики выполнения четырех лабораторных работ, посвященных изучению основных разделов учебнойдисциплины «Управление процессами тепловой обработки материалов», а также методы обработки полученных результатов.Рассмотрены аппаратные средства и методы измерения, контроля и регулирования таких параметров, как температура, расход,давление и потенциал технологической атмосферы, в том числе сиспользованием автоматизированных контрольно-измерительныхи регулирующих систем.Цель лабораторных работ  обеспечить формирование у студентов знаний, умений и навыков в области измерения, контроля ирегулирования технологических параметров термической и химикотермической обработки, а также в области применения автоматизированных контрольно-измерительных и регулирующих систем.Последовательность выполнения лабораторных работ и их нумерация приведены в соответствии с программой учебной дисциплины«Управление процессами тепловой обработки материалов».3Работа № 1.

ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕПРЕОБРАЗОВАТЕЛИЦель работы  приобретение практических навыков использования термоэлектрических преобразователей (ТП).Задачи: изучение принципа действия, технических характеристик, области применения и конструктивных особенностей термоэлектрических преобразователей, а также способов подключенияих к измерительным приборам.ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬДля измерения температур в технике применяют измерительныесредства, выходным сигналом которых может быть любая величина,однозначно зависящая от температуры.

В практике термической обработки наибольшее применение находят термоэлектрические преобразователи, представляющие собой различные по химическому составу металлы или полупроводники (обычно в виде проволоки илиленты), соединенные в точке, называемой «спай».Выходной сигнал ТП представляет собой малое напряжение постоянного тока, что дает возможность дистанционного измерениятемпературы.

Широкому использованию ТП способствует простаяконструкция, позволяющая решать специальные задачи измерениятемператур. Немаловажным достоинством ТП является малый размертермочувствительного элемента (измерение температуры осуществляется практически в точке); гибкость термоэлектродов делает возможным измерение температуры в труднодоступных местах.Эффект термоэлектричестваПринцип действия ТП основан на термоэлектрических явлениях в точках контакта разнородных материалов, образующихзамкнутый контур.

Если точки соединений имеют различные температуры, то в контуре возникает электрический ток.4Явление термоэлектричества обнаружено Т.И. Зеебеком в1821 г. и уточнено Ж.Ш. Пельтье в 1834 г. и У. Томсоном в 1856 г.Образующуюся в точке контакта разнородных материалов А иВ разность потенциалов можно измерить; она пропорциональнаразности эффективных работ выхода электронов этих материаловwB  wA и носит название контактной разности потенциалов:1U AB  ( wB  wA ),e(1)где e  заряд электрона.

Поскольку эффективная работа выходазависит от температуры, т. е. w = w(T), можно утверждать, чтоконтактная разность потенциалов также является функцией температуры: U AB  U AB (T ) .Рассмотрим замкнутую термоэлектрическую цепь (рис. 1), образованную проводниками А и В, имеющими две точки контакта(1 и 2) при температурах Т1 и Т2. Проводники называют термоэлектродами, а точку контакта термоэлектродов  спаем термопары.Рис. 1.

Схема замкнутой термоэлектрической цепи:А, В — термоэлектроды; Т1, Т2 — температуры точекконтакта 1 и 2; UAB(Т1), UAB(Т2) — контактные разностипотенциаловВ замкнутом контуре существуют различные по величине контактные разности потенциалов U AB (T1 ) и U AB (T2 ). Их наличие вызывает протекание термоэлектрического тока (эффект Пельтье).В проводнике, нагретом неравномерно, возникает дополнительная разность потенциалов (эффект Томсона).

Она существенноменьше контактной разности потенциалов, и ею можно пренебречь.Применим 2-й закон Кирхгофа для замкнутого контура:5U AB (Т 2 ) – U AB (Т1 )  I  RA  RB  RAB (T1 )  RAB (T2 )   I · R, (2)где I  термоэлектрический ток; RA , RB , RAB (Ti )  сопротивления термоэлектродов и переходное сопротивление точек контактасоответственно; R  суммарное сопротивление цепи.Под термоЭДС понимают суммарную ЭДС в замкнутом контуре. Введем для термоЭДС обозначение:E (T2 , T1 )  U AB (Т 2 ) – U AB (Т1 ).(3)Из уравнения (3) следует, что термоЭДС является функциейдвух переменных.Измерение термоЭДСАнализ формулы (2) показывает, что термоэлектрический токв замкнутом контуре зависит не только от значения термоЭДСЕ (T2 , T1 ), но и от суммарного сопротивления R цепи.

Посколькусуммарное сопротивление зависит от многих параметров (длина идиаметр проводников, их состав, температура), для уменьшенияпогрешности измерения в разрыв термоэлектрической цепи вводятстабильное сопротивление измерительного прибора RИП , намногопревышающее R.Уравнение (2) в этом случае записывают следующим образом:E (T2 , T1 )  I (R  RИП ).(4)Для измерения термоЭДС используют две схемы включенияизмерительного прибора в термоэлектрическую цепь:1) в разрыв одного из спаев;2) в разрыв одного из электродов.Для подключения используют гомогенные соединительныепровода1.Рассмотрим более простую схему включения измерительногоприбора в разрыв одного из спаев (рис.

2).1Термин «гомогенные провода» обозначает проводники одинаковогохимического состава. В термоэлектрических цепях используют медныепровода.6Рис. 2. Схема подключения измерительного прибора в разрыв спая:А, В — термоэлектроды; C — соединительные провода; T1 , T1 , T2 — температуры точек контакта 1, 1 и 2; UAB(Т2), UAС (Т1), UСВ( T1 ) — контактныеразности потенциалов; RИП — сопротивление измерительного прибораВ этом случае соединительные провода C подключают обычнов разрыв низкотемпературного спая в точках 1 и 1.

В соответствиисо 2-м законом Кирхгофа запишемU AB (Т 2 ) – U AС (Т1 ) – U СВ (T1 )  I (R  RИП ).(5)Если T1  T1 , то в соответствии с законом аддитивности потенциала U AС (Т1 )  U СВ (Т1 )  U AВ (Т1 ). Тогда уравнение (5) перепишемследующим образом:U AB (Т 2 ) – U AВ (Т1 )  E (T2 , T1 )  I (R  RИП ),что совпадает с уравнением (4).Если R  RИП , то суммарным сопротивлением цепи можнопренебречь. Тогда падение напряжения на внутреннем сопротивлении измерительного прибора будет равно термоЭДС E (T2 , T1 ).При другом варианте включения (рис. 3) соединительные провода С подключают в разрыв одного из электродов (например, А)в точках 3 и 3.

Если температуры этих точек равны, контактныенапряжения также будут равны: U AС (Т 3 )  U AС (T3 ). Посколькуэти напряжения направлены встречно и сумма их равна нулю,уравнение термоэлектрической цепи также не изменится.Первая схема подключения предпочтительнее, так как реализуется проще (имеет меньше точек контакта). Однако для прецизионных измерений температуры (когда нужно точно обеспечитьпостоянство T1 ) лучше выбрать вторую схему, так как условие7T1  const можно выполнить значительно проще и точнее, чемТ1  T1  const.Рис. 3.

Схема подключения измерительного прибора в разрывтермоэлектрода:А, В — термоэлектроды; C — соединительные провода; Т1, Т2, Т3, T3 —температуры точек контакта 1, 2, 3 и 3; UAB(Т1), UAB(Т2), UAС(Т3),UAС( T3 )  контактные разности потенциалов; RИП — сопротивлениеизмерительного прибораТочку контакта термоэлектродов называют рабочим спаем,а разрыв термоэлектрической цепи (точки подключения гомогенных проводов) — свободными концами преобразователя.Обязательным условием корректного измерения термоЭДСявляется равенство температур одноименных точек контакта в цепи(1 и 1 на рис. 2; 3 и 3 на рис.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов книги