Kierunek: Metalurgia 2004/2005

Grupa: II

Numer zespołu: 4

Ćwiczenie nr: 6

CECHOWANIE TERMOPARY

Nazwisko i imię:

Paweł Litwin

1. WSTĘP

Termopara jest to układ dwóch przewodników wykonanych z różnych materiałów. Przewodniki te połączone są spawem na jednym końcu, a pozostałe końcówki drutów umieszczone zostały w tzw. termosie (chodzi o stałe utrzymanie danej temperatury). Działanie urządzenia opiera się na pomiarze siły termoelektrycznej
dla danej substancji, przy pomocy miliwoltomierza.

Termopara działa w oparciu o zjawisko polegające na występowaniu różnicy potencjałów pod wpływem różnicy temperatur między dwoma punktami przewodnika (różnica ta zwana jest siłą termoelektryczną). Wartość różnicy potencjałów przypadającą na jeden stopień nazywa się współczynnikiem temperaturowym siły termoelektrycznej. Współczynnik ten jest wielkością charakterystyczną dla danego rodzaju przewodnika.

Większa temperatura powoduje większą różnicę potencjałów układu przewodników, a co za tym idzie wykrycie większej siły termoelektrycznej
.

2. CEL ĆWICZENIA

Celem ćwiczenia jest sporządzenie krzywej cechowania termopary dla zakresu temperatur od 100 do 300^oC, oraz rozpoznanie rodzaju termopary na drodze porównania tej krzywej z krzywymi sporządzonymi na podstawie tabeli zawartej w instrukcji.

3. WYKONANIE

Cechowanie termopary polega na przeprowadzeniu analizy termicznej procesów topnienia, krzepnięcia, wrzenia itp. Czystych substancji, dla których temperatury tych przemian fazowych są dobrze znane. Cechowanie termopary przeprowadzamy w temperaturach: wrzenia wody, oraz topnieniu cyny i ołowiu.

1. Cechowanie termopary w temperaturze wrzenia wody: termoparę umieszczamy nad powierzchnią wrzącej wody. Następnie notujemy co 15 sekund wskazania miliwoltomierza, aż do uzyskania około 10 jednakowych pomiarów podczas wrzenia wody.

2. Cechowanie w temperaturach równowagi ciało stałe - ciecz: tygiel zawierający czysty metal, umieszcza się w łaźni piaskowej, i ogrzewa palnikiem aż do stopienia metalu. Następnie wprowadzamy do tygla termoparę i notujemy wskazania miliwoltomierza co 15 sekund, aż do całkowitego zakrzepnięcia metalu.

Woda		Sn		Pb
Czas [s]	E [mV]	Czas [s]	E [mV]	Czas [s]	E [mV]
0	4,2	0	14,1	0	19,1
15	4,3	15	13,9	15	19,0
30	4,5	30	13,8	30	18,9
45	4,6	45	13,7	45	18,8
60	4,8	60	13,6	60	18,7
75	5,0	75	13,4	75	18,6
90	5,1	90	13,3	90	18,5
105	5,2	105	13,2	105	18,4
120	5,2	120	13,1	120	18,3
135	5,2	135	13,0	135	18,2
150	5,3	150	12,9	150	18,1
165	5,3	165	12,8	165	18,1
180	5,3	180	12,8	180	18,1
195	5,3	195	12,8	195	18,1
210	5,4	210	12,8	210	18,1
225	5,4	225	12,8	225	18,1
240	5,4	240	12,8	240	18,1
255	5,4	255	12,8	255	18,0
270	5,4	270	12,8	270	18,0
		285	12,8	285	17,9
		300	12,8	300	17,9
		315	12,7	315	17,8
		330	12,7	330	17,8
		345	12,7	345	17,8
		360	12,6	360	17,7
		375	12,6	375	17,6
		390	12,5	390	17,5
		405	12,4	405	17,4
		420	12,3	420	17,3

Tab. 3.1 Wyniki pomiarów

W oparciu o dane tabeli 3.1 sporządzamy wykresy z których odczytujemy konkretne wartości siły termoelektrycznej przy której zachodzi określona przemiana fazowa.






Badana termopara		Żelazo-konstantan		Miedź-konstantan
Temp. [^oC]	E [mV]	Temp. [^oC]	E [mV]	Temp. [^oC]	E [mV]
0	0,00	0	0,00	0	0,00
100	5,40	100	5,40	100	4,28
232	12,80	200	10,99	200	9,29
327	18,10	300	16,56	300	14,86
		400	22,07	400	20,87
Nichrom-konstantan		Nikiel-nichrom		Chromel-alumel
Temp. [^oC]	E [mV]	Temp. [^oC]	E [mV]	Temp. [^oC]	E [mV]
0	0,00	0	0,00	0	0,00
100	5,62	100	3,85	100	4,10
200	11,08	200	8,02	200	8,13
300	19,09	300	11,97	300	12,21
400	26,48	400	15,26	400	16,39
Platyna-rod-platyna		Chromel-kopel		Żelazo-kopel
Temp. [^oC]	E [mV]	Temp. [^oC]	E [mV]	Temp. [^oC]	E [mV]
0	0,00	0	0,00	0	0,00
100	0,64	100	6,90	100	5,75
200	1,42	200	14,65	200	12,00
300	2,29	300	23,16	300	18,30
400	3,21	400	31,53	400	24,60

Tab. 3.2 Wartości siły termoelektrycznej w określonych temperaturach

W oparciu o dane tabeli 3.2 sporządzamy krzywą cechowania termopary a następnie porównujemy ją z krzywymi uzyskanymi z danych podanych w tabelach, w celu stwierdzenia z jakim rodzajem termopary mamy do czynienia.


4. WNIOSKI

Analizując wykres, widzimy wyraźnie, że w doświadczeniu użyto termopary Żelazo-Konstantan.

5




---