95

Вступ

Відповідно до програми підготовки вчителів трудового навчання курс  “Теплотехніка та теплові машини” є дисципліною загальнотехнічного циклу та складовою курсу «Машинознавство».

Мета курсу полягає в оволодінні студентами сучасними методами отримання і перетворення теплоти, а також у вивченні принципів дії та конструктивних особливостей теплоенергетичних пристроїв, апаратів, машин та їх практичного застосування.

Основне завдання цієї дисципліни полягає у тому, щоб майбутні вчителі трудового навчання здобули не тільки міцні теоретичні знання, а й вміння та навички роботи з теплоенергетичним устаткуванням.

Ефективність засвоєння знань, перевірка на практиці теоретичних закономірностей, а також формування умінь та навичок роботи з теплотехнічними пристроями та машинами значною мірою залежить від виконання циклу лабораторних робіт, передбачених програмою.

Послідовність проведення лабораторної роботи та її результати оформляються у вигляді звіту.

Звіт повинен містити:

- номер лабораторної роботи, тему, мету , прилади та обладнання;

- короткі теоретичні відомості;

- схеми установок, виконані за допомогою креслярських інструментів;

- таблиці з даними дослідження;

- математичні розрахунки результатів експерименту;

- загальні висновки щодо виконаної роботи.

Перед виконанням практичної частини лабораторної роботи студент повинен вивчити теоретичний матеріал з теми, законспектувати його у звіті, накреслити схеми лабораторних установок, знати їх будову та принцип дії. Після успішного складання викладачеві теоретичної частини студент допускається до виконання практичної роботи. Виконана і належним чином оформлена лабораторна робота захищається шляхом співбесіди з викладачем. Під час захисту студент повинен продемонструвати глибокі теоретичні знання з теми та вміння аналізувати отримані результати дослідження. Лабораторна робота оцінюється диференційовано.

Навчальним планом передбачено індивідуальну роботу, що складається з чотирьох питань та чотирьох задач, які охоплюють усі розділи курсу. Індивідуальне завдання необхідно підготувати у вигляді реферату на папері формату А4 та здати у визначений викладачем термін.

Індивідуальна робота зараховується за умови виконання її згідно з висунутими вимогами та правильності відповідей на завдання.

Для поточного контролю знань студентів з модулів «Термодинаміка і теплопередача», «Теплові машини» пропонуються тестові завдання.

Навчально-методичний посібник має на меті допомогти студентам денної та заочної форм навчання засвоїти навчальний матеріал з курсу «Теплотехніка та теплові машини».

Лабораторна робота №1 будова і робота приладів для вимірювання температури

Мета роботи:	Вивчити найбільш поширені методи вимірювання температури. Ознайомитися з будовою і роботою приладів для вимірювання температури. Провести градуювання термопари.
Прилади та обладнання:	Стенд вимірювальних приладів температури, електропіч, еталонна термопара, дослідна термопара, лабораторний потенціометр, льодовий термостат.

Теоретичні відомості

Для вимірювання температури використовують зміну фізичних властивостей тіл при їх нагріванні: зміна об’єму тіла, його лінійних розмірів або електричних характеристик. Прилади, які працюють за цими принципами, поділяють на:

1. рідинні скляні термометри, принцип дії яких ґрунтується на тепловому розширенні рідини;

2. манометричні термометри працюють на основі зміни тиску робочого тіла, що залежить від його температури;

3. ділатометричні та біметалічні термометри, принцип дії яких ґрунтується на зміні лінійних розмірів твердих тіл залежно від зміни температури;

4. термопари – це прилади, у яких використовується термоелектричний ефект;

5. термометри опору працюють на основі властивостей металів та сплавів змінювати свій електричний опір при нагріванні;

6. пірометри випромінювання – це прилади, у яких інтенсивність випромінювання залежить від температури.

Термопари

Для вимірювання температур використовують термопари, робота яких ґрунтується на принципі термоелектричного ефекту. Сутність його полягає у тому, що: в електричному колі, яке утворюють два різнорідних провідника, виникає різниця електричних потенціалів (термоелектрорушійна сила або термо-ЕРС), якщо точки спаїв цих провідників розміщені у середовищі з різними температурами. Пояснюється це тим, що вільні електрони у різних провідниках мають різний тиск і при стиканні починають дифундувати з одного провідника у другий. Кількість дифундуючих електронів, а отже, й потенціал спаю залежить від температури, до якої нагрітий спай, і матеріалів, з яких виготовлене термоелектричне коло (термопара). При цьому величина різниці потенціалів буде пропорційною різниці температур спаїв  t, тобто:

Е = · t,

де Н-коефіціент пропорційності - чисельно дорівнює термо-ЕРС, яка виникає у колі при різниці температур спаїв на один градус.

Термопара складається з двох різнорідних провідників (термоелектродів), з’єднаних (зварених) з одного кінця. Вільні кінці термопари приєднуються до приладу, який вимірює термо-ЕРС. Температура вільних кінців повинна підтримуватися постійною. Часто вона дорівнює нулю.

Термо-ЕРС термопар вимірюють мілівольтметрами, потенціометрами, гальванометрами.

Матеріал термопар повинен бути термоелектрично однорідним, оскільки неоднорідність матеріалу може привести до неточності результатів вимірювань. Діаметр термоелектричного дроту–0,2-0,5 мм, рідше–біля 1 мм. Найбільш поширені стандартизовані термопари представлені в таблиці 1.

Таблиця 1

Найменування термопар	Умовні позначення	Верхня межа застосування термопари, вС
Мідь-константан	МКН	350
Мідь-копель	МКП	350
Хромель-копель	ХК	600-800
Хромель-алюмель	ХА	900-1000
Платино-родій-платина	ПП-21	1300
Вольфрам-реній (5%)	ВР 5	2000
Вольфрам-реній (20%)	ВР 20	2000
Силіто-вуглецеві термопари	--------	до 3000
Вуглець-карбіт титану	--------	до 3000

Для точного вимірювання невеликих перепадів температур використовують багатоспайні термопари, які послідовно з’єднані між собою (рис 1.1).

Рис. 1.1. Схема багатоспайної установки термопари

К-константановий електрод, М-мідний електрод, 1,2-мідні підвідні провідники

Парні спаї з’єднуються в один пучок, а непарні–у другий.

Спаї повинні мати електричну ізоляцію. Для вимірювання перепаду температур, наприклад, уздовж вимірювальної ділянки спаї диференційної термопари встановлюються на вхідному та вихідному перерізах.