Контрольная работа ТИиП

Задачи

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 R_к 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 R_к логометра выбирается таким образом, чтобы численное значение его равнялось сопротивлению термометра при температуре, соответствующей отметке красной черты: R_t = 231,73 Ом. Поэтому R_к = 231,73 Ом. Если включено, a R_t замкнуто накоротко, стрелка логометра встанет на красную черту только тогда, когда сопро­тивление линии R_л 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 Ар_н = 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; k_п =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 рН_м = 4,13, т.е. это значение рН является одной из координат изопотенциальной точки. Вторая координата Е_и может быть определена из исходного выражения путем подста­новки pН = рН_м; Е_п = -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.

9