Контрольная работа ТИиП
.docxЗадачи
1.8. Термоэлектрический термометр типа S (длина термоэлектродов 2м, диаметр 0,5 мм) подключен к пирометрическому милливольтметру, отградуированному на внешнее сопротивление 5 Ом, при глубине погружения термометра 0,5 м в среду с температурой 1000°С. Остальная часть термометра находилась при температуре 40°С. Изменятся ли показания милливольтметра, если глубину погружения увеличить до 1,5 м. Внутреннее сопротивление милливольтметра 195 Ом. Сопротивление 1 м платинового термоэлектрода при 40°С R1= 0,579 Ом, при 1000°С R2= 2,199 Ом. Соответственно для платинородиевого термоэлектрода R1= 1,033 Ом и R2 = 2,394 Ом.
Решение
Показания милливольтметра уменьшаются вследствие увеличения сопротивления термометра при неизменной термо-ЭДС. Сопротивление термоэлектрического термометра в условиях эксплуатации слагается из сопротивлений нагретого и холодного участков.
Сопротивление термометра при градуировке
Сопротивление термометра при новом погружении
Сопротивление измерительной цепи изменилось от 200 до 202,981 Ом. Это приведет к относительному уменьшению показании
что по абсолютному значению соответствует (при 10000С) = -12,3 °С.
Как видно из примера, изменение показаний милливольтметра может быть значительным. Поэтому шкалы милливольтметров градуировки S наносятся для определенной глубины погружения термоэлектрического термометра и с учетом его сопротивления при измеряемой температуре.
У стандартных неблагородных термометров диаметр электродов выбирается большим, чтобы их сопротивление, а следовательно, и изменение его при нагреве было пренебрежимо малым.
1.18. Определите значение сопротивления Rк логометра, которое служит для контроля работы и подгонки сопротивления соединительных проводов. Логометр градуировки 100П имеет шкалу 0-600 °С, красная черта нанесена на отметке шкалы 350 °С.
Решение
Сопротивление Rк логометра выбирается таким образом, чтобы численное значение его равнялось сопротивлению термометра при температуре, соответствующей отметке красной черты: Rt = 231,73 Ом. Поэтому Rк = 231,73 Ом. Если включено, a Rt замкнуто накоротко, стрелка логометра встанет на красную черту только тогда, когда сопротивление линии Rл соответствует градуировочному значению.
2.8. Рассчитайте вес уравновешивающего груза кольцевого дифманометра с диапазоном измерения 0-4 кПа. Средний диаметр кольца 100 мм, сечение кольца 12,8 см2, расстояние от оси вращения кольца до центра тяжести грузов 65 мм. Максимальный угол поворота 50°.
Решение
Уравнение шкалы кольцевого дифманометра имеет вид
где — разность давлений, Па;
G — вес груза, Н;
а — расстояние от оси вращения кольца до центра тяжести груза, м;
f — сечение кольца, м2;
R — средний радиус кольца м;
— угол поворота, рад.
Из уравнения легко определить вес груза
3.8. Следует ли производить переградуировку следящего радиоизотопного уровнемера, если он был отградуирован на воде, а затем возникла необходимость измерять уровень жидкого хлора?
Решение
Измерительные схемы радиоизотопных уровнемеров в большинстве случаев фиксируют переход через границу раздела двух сред, а положение границы раздела определяется с помощью следящей системы. При этом активность источника и чувствительность схемы могут быть невысокими, поскольку плотности двух сред, как правило, существенно различны (на два-три порядка).
В этом случае изменение поглощения, вызванное переменой измеряемой среды, даже в 2— 3 раза практически не повлияет на результаты измерения уровня.
Иногда измерительные схемы уровнемеров строят по принципу измерения ослабления радиоактивного излучения, проходящего через слой измеряемой среды. В этом случае ослабление излучения определяется уравнением
где — интенсивность излучения источника, Вт/м2; — интенсивность излучения после прохождения через слой жидкости, Вт/м2;
— массовый коэффициент ослабления, м2/кг; р — плотность вещества, кг/м3; l — толщина просвечиваемого слоя, м.
Ослабление радиоактивного излучения будет зависеть не только от толщины слоя и плотности жидкости, но и от масcового коэффициента ослабления, который определяется атомарным составом измеряемой среды.
Поэтому уровнемеры этого типа можно применять для измерения уровня только определенной жидкости. Для измерения уровня других жидкостей требуется переградуировка уровнемеров.
Кроме того, такие уровнемеры требуют источников излучения большой активности, а также высокой чувствительности измерительных схем.
4.8. Измеряемая среда – перегретый пар (избыточное давление р = 10 МПа; t = 510 °С). Предельный массовый расход = 250 000 кг/ч, диаметр трубопровода D20= 217мм, сужающее устройство – сопло, m= 0,568. Дифманометр поплавковый, ртутный, показывающий класса 1,5 на перепаддавления Арн = 160 кПа. Давление измеряется манометром со шкалой 0-16 МПа класса 1,5, погрешность измерения температуры t= ±5 °С. Плотность пара в рабочих условиях определяется по таблицам по р и t и равна = 29,35 кг/м. Перед соплом находится полностью открытый запорный вентиль на расстоянии 4,4 м, за соплом имеется колено на расстоянии 2 м. Отбор давления осуществляется с помощью кольцевых камер. Определите предельную погрешность измерения предельного расхода.
Решение
Для расчета составляющих погрешности необходимо определить . Расчеты дают следующие значения: = 1,117; kп =1,0044 и, следовательно, = 1,122. Исходя из заданных условий, получаем =0,064 %;
=0,087 %; = 0,564 %; = 0,215 % и, следовательно, = 0,604 %. При сокращенной длине прямых участков до сужающего устройства погрешность должна быть увеличена на погрешность зависящую от отношения действительной длины прямого участка к диаметру трубы. В рассматриваемой задаче длина прямого участка L2 за соплом достаточна. Длина L1 прямого участка до сопла недостаточна: L1/D = 4,4/0,217, при этом
= 0,61% и = 0,604 + 0,306 = 0,91%
Перепад давления в сопле при предельном расходе для поплавковых дифманометров, когда над ртутью находится вода, определяется из выражения , и, следовательно.
. Показатель адиабаты при вычисленном значении
и заданном т = 1,268, отсюда = 0,0005 и
= 50 х 0,0005/1,268=0,02%.
Погрешность измерения перепада для расхода, соответствующего верхнему пределу измерения (при классе дифманометра 1,5), будем считать равной погрешности измерения , т. е.
Аналогично имеем
Подставив полученные значения в выражение для , имеем: = 0,20 %.
Плотность пара определяется по таблицам, в силу чего
где = 0,005x100/29,35 = 0,017 %;
= 50x5/510 = 0,49 %. Таким образом, =1,3
При предельном расходе =0, и окончательно
5.8. Электродвижущая сила, мВ, электродной системы, состоящей из измерительного стеклянного электрода и хлорсеребряного электрода сравнения, зависит от значения pH и температуры раствора:
Е = -203-(54,16+0,1980рН-4,13).
Определите координаты изопотенциальной точки, а также коэффициент преобразования системы.
Решение
Изопотенциальной называется точка, положение которой в координатах Е, рН не зависит от температуры. Частная производная функции
по температуре определяется выражением
Отсюда следует, что ЭДС не будет зависеть от температуры только в одной точке при рНм = 4,13, т.е. это значение рН является одной из координат изопотенциальной точки. Вторая координата Еи может быть определена из исходного выражения путем подстановки pН = рНм; Еп = -203 мВ.
Коэффициент преобразования
Таким образом, ЭДС системы линейно зависит от температуры раствора.
5.18. Оптико-акустический газоанализатор ОА2209 предназначен для измерения содержания С02 в многокомпонентных газовых смесях. На рис. приведены спектры поглощения некоторых газов в инфракрасной области. Определите, какие газы должны быть в фильтровых камерах, если в состав контролируемой газовой смеси входят метан CH4, окись углерода СО, азот N2, водород Н2 и этан C2H6.
Решение
Фильтровые камеры оптико-акустического газоанализатора служат для уменьшения влияния неанализируемых компонентов на результаты измерения. Известно, что погрешность измерения вызывается наличием таких неизмеряемых компонентов, спектры поглощения которых налагаются на спектр поглощения анализируемого компонента.
Из рассмотрения рис. 6.6 легко заметить, что такими компонентами являются газы СН4 (спектр поглощения которого перекрывает спектр поглощения СО2 с максимумом мкм), СО (спектр поглощения которого перекрывает спектр поглощения СО2 с максимумом 4,3 мкм).
Спектр поглощения этана С2Н2 не перекрывается со спектром поглощения С02. Азот N2 и водород Н2 инфракрасной радиации не поглощают. В связи с вышеизложенным в фильтровых камерах должны быть газы, спектры которых накладываются на спектр поглощения СО, т. е. СО и СН4, причем концентрация их в фильтровых камерах должна быть больше возможной их концентрации в газовой смеси. В газоанализаторе ОА2209 фильтровые камеры заполнены газовой смесью, состоящей из 50 % СО и СН4.