Вариант 2 Измерение нестационарных температур газовых потоков

термоэлектрическими датчиками

В разделе 1 дается описание заданного руководителем проекта метода и средства измерения температуры газа, отличного от метода измерения температур газовых потоков термоэлектрическими датчиками, с указанием области применения, преимуществ и недостатков, а также метрологических характеристик по изученной научно-технической литературе и документации.

Дается перечень методов прогнозирования метрологических в т. ч. динамических характеристик датчиков. Выбирается метод измерения температуры с помощью термоэлектрических датчиков и дается подробная характеристика этого метода.

Выбирается метод электротеплового моделирования для прогнозирования динамических характеристик датчика и указывается область его применения .

В конце раздела приводится перечень с обоснованием только тех теплофизических характеристик газа в виде таблицы, которые потребуются в разделе 3 при расчете динамических характеристик указанного в задании типа термоэлектрического датчика. В качестве пособия при выполнении этого раздела можно использовать работу [10], из которой следует, что перечень необходимых теплофизических характеристик газа определяется расчетной формулой для коэффициента теплообмена (объем 10 - 12 с.).

В разделе 2 производится расчет теплофизических характеристик газа при указанном в задании составе, температуре и давлении. В начале раздела дается описание методики расчета и приводится таблица теплофизических характеристик необходимых индивидуальных газов, составленная из справочных данных при ближайших значениях температуры и давления. Для нахождения теплофизических характеристик индивидуальных газов (компонентов среды) необходимо пользоваться справочником [3], применяя интерполяцию (объем раздела 10 - 15 с.). При этом следует руководствоваться учебным пособием [2] и использовать при расчетах ПЭВМ.

В разделе 3 изучается конструкция заданного датчика по имеющемуся комплекту чертежей и создается его сборочный и (или) монтажный чертеж на формате А3 со спецификацией по требованиям ЕСКД с применением графического редактора T-FLEX PARAMETRIC CAD или КОМПАС CAD версия 5,0. Проектируется также устройство установки датчика в трубопровод с измеряемой средой с учетом [26 - 30]. Графическую часть следует сохранить на дискете для ее представления студентом комиссии на защите. На основании изучения распространения тепла в датчике его определяющая часть (место расположения чувствительного элемента) разделяется на 8 - 10 тепловых элементов и строится электротепловая схема замещения. По расчетным формулам [10] определяются тепловые сопротивления и тепловые емкости схемы. Записывается уравнение теплового баланса для всех узловых точек схемы и полученную систему дифференциальных уравнений приводят к форме Коши, которой присваивается название - математическая модель датчика (объем раздела без графической части 10 - 15 с.).

В разделе 4 решается математическая модель датчика при заданных начальных условиях. При этом требуется самостоятельно разработать программу численного решения систем дифференциальных уравнений, например, методом Рунге-Кутта четвертого порядка [11] или использовать стандартные программы. Если в качестве начальных условий задано единичное ступенчатое воздействие, то результатом решения будет являться аналитическая переходная характеристика датчика. Эту характеристику следует обработать (провести регрессионный анализ) и получить параметры модели № 3 и № 6 в соответствии с [12]. Для этого также требуется составить программу для ПЭВМ.

Полученные динамические характеристик (полные и частные) следует привести по форме к [9] и отобразить в виде формулы, таблицы и диаграммы. По критерию адекватности k₁ необходимо провести сравнение полученных моделей с аналитической переходной характеристикой.

В качестве обязательных метрологических характеристик должны быть приведены:

- передаточная функция ;

- переходная функция ;

- импульсная переходная характеристика ;

- амплитудно-фазовая характеристик ;

- комплекс АЧХ и ФЧХ;

- показатель тепловой инерции ;

- постоянные времени моделей .

Объем раздела без программ 15 - 20 с.

Контрольные модули.

1 модуль (1-я – 5-я неделя семестра) – 15 баллов:

Получение задания, изучение задания, формулирование цели и задачи проекта. Написание черновика введения и черновика 1-го раздела.

2 модуль (6-я – 10-я неделя семестра) – 20 баллов:

Написание черновика 3-го раздела. Разработка эскизов чертежей.

3 модуль (11-я – 15-я неделя семестра) – 25 баллов:

Написание черновика 4-го раздела, заключения, списка использованных источников, приложений. Окончательное чистовое оформление расчетно-пояснительной записки и чертежей.