POLITECHNIKA ŚWIĘTOKRZYSKA W KIELCACH

Wydział Mechaniki i Budowy Maszyn

Inżynieria Bezpieczeństwa

Kielce 2011/12

LABORATORIUM Podstaw Techniki Cieplnej
Numer ćwiczenia: 1
Data wykonania: 16.11.2011

1. Wstęp

Temperatura jest podstawowym parametrem wszystkich procesów technologicznych, w których występuje wymiana ciepła miedzy obrabianym materiałem a otoczeniem. W szczególności dotyczy to procesów, w których ciepło wykorzystywane jest do intensyfikacji przemian fizycznych i chemicznych metali i stopów w stanie stałym, oraz zmian stanu skupienia. Dokładna znajomość wartości temperatury we wszystkich etapach procesu technologicznego jest podstawowym elementem jego prawidłowej realizacji; warunkuje nie tylko jakość produktu, ale pozwala również na ocenę energetyczną procesu.

Termometr jest to przyrząd pomiarowy służący do oznaczania temperatury w sposób pośredni, poprzez rejestrację wybranej, a zależnej od temperatury wielkości fizycznej.

Przyrządy pomiarowe wykorzystywane do pomiaru temperatury można podzielić na dwie zasadnicze grupy: stykowe i bezstykowe. Przyrządy stykowe (inaczej zwane kontaktowymi) ,charakteryzują się tym, że czujnik (termometr) ma bezpośredni kontakt z badanym obiektem. Określenie temperatury w sposób bezdotykowy (bezkontaktowy) polega na pomiarze parametrów promieniowania elektromagnetycznego emitowanego przez dany obiekt .

Na rysunku poniżej, przedstawione zostały przybliżone zakresy temperatur mierzonych przez poszczególne rodzaje przyrządów.

Rys. Przybliżone typowe zakresy temperatur mierzonych przez poszczególne rodzaje termometrów

gdzie:

1 – rozszerzalnościowe

2 – bimetalowe,

3 – cieczowe,

4 – ciekłokrystaliczne,

5 – ultradźwiękowe,

6 – szumowe,

7 – światłowodowe,

8 – termoelektryczne (termoelementy),

9 – rezystancyjne,

10 – termistorowe oraz pirometrów:

11 – dwubarwowe,

12 – radiacyjne, fotoelektryczne, dwu i wielopasmowe, z zanikającym włóknem, kamery termowizyjne.

W konstrukcji termometrów rozszerzalnościowych wykorzystuje się rozszerzalność cieplną ciał stałych i cieczy.

Grupą termometrów wykorzystujących rozszerzalność cieplną są powszechnie stosowane termometry cieczowe. Jako ciecz termometryczną, ulegającą rozszerzaniu się podczas ogrzewania, wykorzystuje się ciecze organiczne lub rtęć. Podgrzanie cieczy termometrycznej w zbiorniczku termometru powoduje przyrost jej objętości na skutek rozszerzalności cieplnej. Nadmiar cieczy wypychany jest do przyłączonej do zbiorniczka długiej rurki o małym przekroju poprzecznym zwanej kapilarą. Wzdłuż kapilary naniesiona jest skala temperaturowa. Zwiększenie objętości cieczy termometrycznej o ΔV w wyniku przyrostu temperatury czujnika temperatury (zbiorniczka z cieczą) o wartość ΔT wyraża zależność:

gdzie: V– objętość początkowa (zbiorniczka i cieczy), β_c – średni współczynnik cieplnej rozszerzalności objętościowej cieczy termometrycznej.

Biorąc pod uwagę fakt rozszerzalności cieplnej szkła, wartość przyrostu objętości cieczy termometrycznej, który może być zamieniony na wysokość słupa tej cieczy w kapilarze wynosi w rzeczywistości:

Termometry cieczowe o wypełnieniu innym niż rtęciowe są mniej dokładne. Wadą ich jest zwilżalność ścianki kapilary co utrudnia odczyt oraz powoduje powstawanie dodatkowego uchybu pomiaru spowodowanego ubytkiem cieczy termometrycznej.

2. Tabela pomiarowa

Stan silnika	[]	[]	[K]	[]	[]	[K]
Zimny	107,4	41,9	315,05	67,6	19,8	292,95	0,093	0,15
Przejściowy	125,5	51,9	325,05	69	20,6	293,75	0,079	0,14
Rozgrzany	226,4	108	381,15	69,3	20,7	293,85	0,044	0,14

3. Wzory niezbędne do obliczeń

3. Wnioski

Doświadczenie laboratoryjne przeprowadzone było na silniku spalinowym o zapłonie iskrowym, prawdopodobnie z Fiata Punto. Pojemność silnika: 1100.

Pomiary wykonane podczas doświadczenia nie są dokładne. Wpływ na to miało niedokładne spisanie wyników z termometrów. Podczas spisywania wyników z pierwszego termometru – na następnym dane zdążyły się już zmienić.