Politechnika Śląska Wydział Inżynierii Materiałowej I Metalurgii
Sprawozdanie z Metrologii Laboratorium
Pomiar temperatury metodą stykową
Uwagi prowadzącego:
Data wykonania ćwiczenia: 10.10.2012 Podpis prowadzącego:	Imię i nazwisko:
	Grupa: ZIP 32 Sekcja: 2

Wstęp teoretyczny

Temperatura jest termicznym parametrem stanu substancji charakteryzującym jej zdolność do przekazywania ciepła i równocześnie służącym do określania energii wewnętrznej (lub wartości innej kalorycznej funkcji stanu) rozpatrywanej substancji.

Metody pomiaru temperatury dzielimy na stykowe i bezstykowe. Przyrządy wykorzystujące metody stykowe to termometry (czujnik ma kontakt bezpośredni z ciałem lub badanym ośrodkiem i wymienia ciepło na drodze przewodzenia, konwekcji lub promieniowania).

Termometr rtęciowy –  do pomiaru temperatury wykorzystywana jest rtęć.

Termopara - czujnik temperatury wykorzystujący zjawisko Seebecka (zjawisko termoelektryczne polegające na powstawaniu siły elektromotorycznej w obwodzie zawierającym dwa metale lub półprzewodniki gdy ich złącza znajdują się w różnych temperaturach). Składa się z połączenia dwóch różnych metali. Wyróżniamy termopary:

PtRh 10-Pt, PtRh 13-Pt -> najczęściej do 1600⁰C

PtRh 30-PtRh13 -> do 1830⁰C

Termopary odznaczają się dużą dokładnością i elastycznością konstrukcji, co pozwala na ich zastosowanie w różnych warunkach. Wadą jest mechaniczna nietrwałość złącza pomiarowego i możliwość przepływu prądu poza obwodem termopary, gdy złącze nie jest izolowane. Izolacja złącza eliminuje ten efekt, ale wydłuża czas reakcji termopary na zmianę temperatury. Dlatego w pomiarach o dużej dynamice zmian stosuje się termopary bez osłony.

Zasada działania termopary:

Składa się z pary (dwóch) różnych metali zwykle w postaci przewodów, spojonych na dwóch końcach. Jedno złącze umieszczane jest w miejscu pomiaru, podczas gdy drugie utrzymywane jest w stałej temperaturze odniesienia. Pod wpływem różnicy temperatury między miejscami złączy (pomiarowego i "odniesienia") powstaje różnica potencjałów (siła elektromotoryczna), zwana w tym przypadku siłą termoelektryczną, proporcjonalna do różnicy tych temperatur.

Zalety Termopar:

• nie wymagają zewnętrznego zasilania

• niewielkie rozmiary – możliwość lokalnego pomiaru temperatury

• niska pojemność cieplna

• mała bezwładność czasowa

• szeroki zakres pomiarowy przy dość dobrej liniowości

• prostota budowy

• duża niezawodność

Wyniki pomiarów

Do pomiaru wykorzystano termoparę aspiracyjną PtRh10-Pt

Dane:

820⁰C <- bez włączonego wyciągu

920⁰C <- po włączeniu wyciągu

T_W : 1290⁰C

t₁ : 41 s

t₂ : 1 min 29 s czyli 89 s

Obliczenia:

η$= \frac{t_{2}}{t_{1 + t_{2}}}$ η = $\frac{{T_{W}}_{- T_{N}}}{\ {T_{G}}_{- T_{N}}}$

1. Obliczamy średnią temperaturę T_N

820⁰+920⁰= 870⁰C

1. Obliczamy sprawność

η$= \frac{t_{2}}{t_{1 + t_{2}}}$

η$= \frac{89}{41 + 89} = 68\%$

η=68%

1. Obliczamy rzeczywistą temperaturę gazu

T_G = $\frac{{T_{W}}_{- T_{N}}}{\eta} + \ T_{N}$

T_G = $\frac{12900 - 8700}{0,68\ }$ +8700C

T_G =1487,65⁰ C

1487,65⁰ C + 273,15 = 1760,80 [K]

Wnioski

• Pomiar temperatury wykonujemy metodą stykową i bezstykową .

• Najczęściej stosowane są termometry rtęciowe, których zakres jest ograniczony temperaturami wrzenia i krzepnięcia rtęci.

• Gaz ogrzewa się szybciej bez załączonego wyciągu.