LABORATORIUM TERMODYNAMIKI

WICZENIE NR 2

OPIS WYKONYWANIA ZADA

Celem pomiarów jest wyznaczenie przebiegu zmian warto ci czasu charakterystycznego tchar dla termoelementu ze spoin pomiarow przyspawan do obudowy, wstrzeliwanych do o rodka o zmienianych parametrach. Przebieg zmian temperatury b dzie rejestrowany za pomoc wirtualnego przyrz du pomiarowego oraz za pomoc rejestratora Y-T.

I. PRZEBIEG POMIARÓW

1. Sprawdzi poł czenia elementów aparatury w zestaw wg poni szego schematu: REJESTRATOR YT

TERMOELEMENT

TERMINAL

KARTA

STA TC/B

DAS TC/B

PC

MONITOR

POLE D

C

WENTYLATOR

V

LE

AUTOTRANSFORMATOR

OP

Rys.1 Schemat blokowy aparatury pomiarowej

2. Sprawdzi , czy termoelement jest wysuni ty z pola pomiarowego. Sprawdzi , czy poło enie suwaka w polu D pokrywa si z czerwonym oznaczeniem . Wł czy zasilanie przyrz dów i PC-ta.

3. Za pomoc autotransformatora (suwak na polu C) ustawi warto napi cia zasilania odkurzacza (pierwsza warto to 25V). Odczeka ok. 10 minut w celu uzyskania ustalonego stanu cieplnego powietrza w kanale przepływowym.

4. Sprawdzi ustawienia pokr teł na rejestratorze Y-T:

- pokr tło pr dko przesuwu ta my na 5 mm/s

- pokr tło czuło ci toru Y na 2 mV

POMIARY

5. Konfigurowanie programu DAS TC Logger

Program LOGGER słu y do konfigurowania parametrów procesu pomiaru oraz do pomiaru i wy wietlania mierzonych warto ci temperatury w trybie on line. Wyniki pomiarów, w postaci zbioru, s zapisywane w katalogu c:\pomiary.

L2 - 1

LABORATORIUM TERMODYNAMIKI

WICZENIE NR 2

Klikn na ikon DAS TC na pulpicie W98. Klikn na przycisk CONITINUE okna DAS TC HELP. W kolejnym oknie dotycz cym zbioru konfiguracyjnego nacisn OK.

Po krótkiej chwili pojawi si główne okno konfiguratora - DAS TC DATALOGGER.

W lewym górnym rogu jest okno SETUP. Wprowadzi nastawy:

- SCAN ORDER – poło enie QUEUE

- LOGGING – poło enie ENABLE – pojawi si pytanie o nazw zbioru wynikowego.

Ustawi katalog C:\POMIARY\ i dopisa 8-znakow nazw zbioru zwi zan z grup .

np. c:\pomiary\A21a-1. Klikn OK.

- LOG SCAN – wprowadzi liczb 120 (co oznacza 120 pomiarów zapisanych do zbioru),

- W polu POS kanałów pomiarowych najecha i klikn na cyfrze 1 przy kanale pomiarowym (pierwsza kolumna) - spowoduje to usuni cie z kolejki mierzenia wszystkich kanałów poza wybranym pierwszym podł czonym do przewodu

kompensacyjnego 0.

6. Rozpocz cie procesu pomiaru za pomoc karty DAS TC

Uruchomi pomiary przez naci ni cie przycisku START w polu ACQUISITION. Program zaczyna przemiata co 1 sekund wybrany kanał pomiarowy a warto ci zmierzone s wy wietlane w postaci przebiegu kolorowej linii na ekranie monitora a warto ci liczbowe w okienku obok numeru kanału

7. Rozpocz cie pomiarów i zapisu za pomoc Rejestratora Y-T

Uruchomi zapis na rejestratorze Y-T - uruchomi przesuw ta my (wcisn przycisk CHART). Pokr tłem zerowania ustawi pisak jak najbli ej lewej kraw dzi ta my papierowej.

Opu ci pisak na papier rejestratora (wcisn przycisk PEN) zaczynaj c kre lenie wykresu.

8. Uruchomienie zapisu wyników z Loggera do zbioru.

Nacisn przycisk START w polu LOG (zapis do okre lonego wcze niej pliku). W polu Log jest pokazywany aktualny numer zapisanego rekordu.

9. Wstrzelenie termoelementu.

Po upływie 5 cykli pomiarowych (ok. 5 sekund) wstrzeli termoelement do kanału pomiarowego.

10. Pomiar za pomoc rejestratora Y-T prowadzi do czasu ustalenia si warto ci maksymalnej wychylenia pisaka. Po odczekaniu dodatkowych 10 sekund przerwa zapis (zatrzyma przesuw papieru i podnie pióro pisaka) i odci gn wstrzelony termoelement..

11. Po osi gni ciu liczby 120 cykli pomiarów zapis w Loggerze zako czy si automatycznie.

Nacisn STOP w polu ACQUISITION zatrzymuj c działanie Loggera. Wysun termopar

z przestrzeni pomiarowej.

UWAGA: Rozpocz cie nowych pomiarów za pomoc loggera wymaga zmiany nazwy zbioru (8

znaków) na now oryginaln w stosunku do istniej cych w katalogu (patrz punkt 5 –Logger) 12. Czynno ci opisane w punktach 3-11 powtórzy kolejno dla warto ci napi cia zasilania odkurzacza 30V i 45V (Warto napi cia ustawi suwakiem autotransformatora na polu oznaczonym liter C ).

W wyniku przeprowadzonych pomiarów uzyskuje si trzy krzywe przebiegu zmian temperatury w funkcji czasu zarejestrowane na papierze rejestratora i trzy zbiory w katalogu pomiarów.

L2 - 2

LABORATORIUM TERMODYNAMIKI

WICZENIE NR 2

II. OPRACOWANIE WYNIKÓW

A. OPRACOWANIE WYNIKÓW UZYSKANYCH Z REJESTRATORA Y-T

Przykład przebiegu zmian temperatury zarejestrowanego na rejestratorze Y-T i sposób wyznaczania wielko ci charakterystycznych dla przebiegu pokazano na rysunku 2.

Dla ka dej zarejestrowanej krzywej pomiarowej obliczy czas charakterystyczny tchar trzema sposobami na podstawie wyznaczonego czasu t0,632, t0,5, i t0,9. Czasy t0,632, t0,5, i t0,9 odpowiadaj czasom osi gni cia przez krzyw przebiegu warto ci odpowiednio 0,632*θmax, 0,5*θmax, 0,9*θmax. θmax to warto maksymalnego przyrostu temperatury wyra ona w milimetrach na rysunku przebiegu krzywej na papierze z rejestratora..

13. Na rysunku przebiegu zmian temperatury zmierzy warto θmax (wyrazi w mm). Obliczy (wyrazi równie w mm) warto ci 0,632*θmax, 0,5*θmax, 0,9*θmax i zaznaczy je na rysunku. Wyznaczy i obliczy czasy osi gni cia przez krzyw zaznaczonych, podanych wy ej warto ci θ – b d to czasy odpowiednio t0,632, t0,5 i t0,9 . Pr dko przesuwu ta my rejestratora wynosi 5 mm/s .

14. Obliczy warto ci czasu charakterystycznego przebiegu dla wyznaczonych trzech warto ci czasów stosuj c zale no ci:

i. tchar1(i)= t0,632

ii. tchar2(i)= t0,5 *1,443

iii. tchar3(i)= t0,9 *0,434

Wyznaczy redni warto czasu charakterystycznego tchar(i) dla danego przebiegu.

θ [Κ]

θmax

0.9 θmax

0.632 θ

− t

max

θ ( t) = max ⋅ 1− tchar

θ

e

0.5 θmax

0.1 θmax

t [s]

0 t

t

t

t

0.1

0.5

0.632

0.9

Rys.2. Przebieg zmian temperatury z zaznaczonymi charakterystycznymi parametrami Czynno ci z punktów 13- 14 powtórzy dla wszystkich zarejestrowanych przebiegów.

B. OPRACOWANIE WYNIKÓW UZYSKANYCH Z SYSTEMU KOMPUTEROWEGO

15 Zbiór wyników pomiarów jest zapisany jako zbiór tekstowy. Nale y wczyta go do EXCELA. Pomin kilka pierwszych wierszy zbioru pozostawiaj c wył cznie wiersze ze zmierzonymi warto ciami temperatury

L2 - 3

LABORATORIUM TERMODYNAMIKI

WICZENIE NR 2

16 Czas t okre li jako zmieniaj cy si co 1 sekund mi dzy pomiarami od pocz tku pierwotnego układu współrz dnych (rys.3a). Przesun pocz tek skali czasu do pocz tku narastania krzywej przebiegu (pomin czas tmin przed wstrzeleniem termoelementu).

17 Okre li minimaln Tmin i maksymaln Tmax warto temperatury. Od zmierzonych warto ci T odj warto minimaln Tmin.. Uzyskuje si w ten sposób przej cie od wyników przedstawionych w układzie pierwotnym osi t - T do wyników przesuni tym układzie osi t’ - Θ, przy czym t’=t – tmin, Θ= T – Tmin .

Τ

θ

θ

Τ

θ

max

mx

0,7 θmx

θ = Τ − Τmin

Τ

t'

t'

min

0'

0'

t

t

0,7

cz

danych

cz

danych

0

pomini ta

wykorzystywan

w dalszych

a w procesie

obliczeniach

aproksymacji

Rys. 3a

Rys. 3b

a Przebieg zmian temperatury w pierwotnym układzie współrz dnych i po zmianie.

b Podział danych na przyj te do aproksymacji i odrzucane

18 Kolejnym etapem jest zastosowanie programu Curvexpert do obliczenia czasu charakterystycznego badanego przebiegu. Z danych pomiarowych odrzucamy wiersze o warto ciach Θ mniejszych ni 0,7 Θmax. Pozostałe liczby wprowadzamy jako dane do programu Curvexpert. (współrz dna x – czas w sekundach, współrz dna y to .

Wprowadzamy własn posta równania aproksymuj cego krzyw pomiarow

y=a*exp(-x/b)+c

gdzie: a,b,c - stałe obliczane w procesie aproksymacji,

b – szukany czas charakterystyczny przebiegu.

Proces oblicze ma charakter iteracyjny, nale y poda warto ci zerowego przybli enia dla stałych a, b, c. Przykładowe warto ci pocz tkowe: a= - max, b=5 , c= max .

Czynno ci z punktów 15 - 18 powtórzy dla wszystkich zarejestrowanych przebiegów.

SPRAWOZDANIE

W sprawozdaniu przedstawi tablice czasów charakterystycznych badanego termoelementu dla zarejestrowanych przebiegów. Sporz dzi wykres słupkowy zmian czasów

charakterystycznych w funkcji napi cia zasilania wentylatora dla wyników zestawionych w tablicach. Wykres sporz dzi w Excelu.

NA ZAJ CIA PRZYNIE SPRAWN DYSKIETK FD 1,44 MB.

L2 - 4