Inertia termica a termometrelor electrice (termorezistenta, termistor, termocuplu) 1. Scopul lucrarii Evidentierea fenomenului de inertie termica a termometrelor de contact. Termometre utilizate (vezi standul de masura a temperaturilor): termorezistenta, termistor, termocuplu 2. Standul de masura 1 – suport 9 – afisaj digital pentru termistor (NTC) 2 – cutie depozitare 10 – afisaj digital pentru termocuplul de tip K 3 – priza alimentare tensiune 220 V 11 – termometru cu mercur 4 – priza alimentare tensiune reglabila 12 – termometru bimetalic 5 – intrerupator principal 13 – termometru manometric 6 – rezistente de 10, 100, 1000 ohmi 14 – vas izolat 7 – multimetru digital 15 – psihrometru 8 – afisaj digital pentru Pt100 16 – resou electric pentru apa si nisip
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Inertia termica a termometrelor electrice
(termorezistenta, termistor, termocuplu)
1. Scopul lucrarii
Evidentierea fenomenului de inertie termica a termometrelor de contact.
Termometre utilizate (vezi standul de masura a temperaturilor): termorezistenta, termistor,
termocuplu
2. Standul de masura
1 – suport 9 – afisaj digital pentru termistor (NTC)
2 – cutie depozitare 10 – afisaj digital pentru termocuplul de tip K
3 – priza alimentare tensiune 220 V 11 – termometru cu mercur
5 – intrerupator principal 13 – termometru manometric
6 – rezistente de 10, 100, 1000 ohmi 14 – vas izolat
7 – multimetru digital 15 – psihrometru
8 – afisaj digital pentru Pt100 16 – resou electric pentru apa si nisip
3. Procedeul de masura
- se pozitioneaza butonul de reglaj al baii termostatate pe a doua pozitie; becul care
indica incalzirea apei se aprinde
- atunci cand se stinge becul (s-a atins o temperatura de regim si incalzirea inceteaza)
se porneste sistemul de achizitie pentru inregistrarea datelor (butonul START)
- se introduc cele trei termometre electrice in baia termostatata
- pe ecranul calculatorului se va vizualiza variatia tensiunii de iesire a traductoarelor,
valorile fiind inregistrate intr-un fisier text.
o canalul 1: termorezistenta, curba albastra
o canalul 2: termistorul, curba rosie
o canalul 3: termocuplul, curba verde
- dupa aplatisarea curbelor (incheierea operatiei de masurare a temperaturii), se scot
cele trei termometre din baia termostatata si se urmareste graficul de scadere al
tensiunilor masurate pana toate cele trei tensiuni devin constante
- la incheierea masuratorii se intrerupe inregistrarea datelor, se salveaza datele si
graficul de pe ecran
4. Prelucrarea rezultatelor
- se completeaza tabelele de rezultate:
o tensinile pentru momentele de timp luate in considerare se gasesc in fisierul
text salvat
o temperaturile corespunzatoare tensiunilor masurate se calculeaza prin
interpolare, stiindu-se ca exista o relatie de variatie liniara intre tensiune-
temperatura pe domeniul de afisaj pentru fiecare traductor:
( )minmax
minmax
maxminUU
ttUUtt masuratcalc
−
−⋅−+=
Tabel timp raspuns la cresterea temperaturii:
Termorezitenta Termistor Termocuplu Timpul
τ [sec] U1 [V] t1 [ºC] U2 [V] t2 [ºC] U3 [V] t3 [ºC]
0 masura calcul masura calcul masura calcul
0.5
1
1.5
…. Momentul
aplatisarii
curbei
Tabel timp raspuns la scaderea temperaturii:
Termorezitenta Termistor Termocuplu Timpul
τ [sec] U1 [V] t1 [ºC] U2 [V] t2 [ºC] U3 [V] t3 [ºC]
0 masura calcul masura calcul masura calcul
0.5
1
1.5
…. Momentul
aplatisarii
curbei
- se traseaza graficele de variatie a temperaturii in timp, pentru cresterea si
descresterea temperaturii
- se compara rezultatele obtinute si se trag concluzii
τ [sec]
t
[ºC]
τ [sec]
t
[ºC]
Masurarea umiditatii atmosferice
1. Scopul lucrarii
Insusirea modalitatii de masura a umiditatii cu ajutorul psihrometrului.
2. Teoria
Aerul atmosferic reprezinta un amestec de gaze cu vapori de apa. Cantitatea de vapori de apa
ce poate fi inmagazinata de aer (umiditatea) variaza odata cu temperatura cu si presiunea
aerului.u anumite conditii de temperatura si presiune, aerul atmosferic se poate afla intr-una
din urmatoarele doua situatii:
o Contine cantitatea maxima de vapori de apa (umiditatea este maxima) – caz in care
moleculele vaporilor de apa se afla la presiunea de saturatie corespunzatoare
temperaturii atmosferice (psv)
o Contine o cantitate de vapori de apa mai mica decat cantitatea maxima de vapori
(umiditatea este mai mica decat cea maxima) – caz in care moleculele vaporilor de
apa din aer se afla la o presiune partiala (pd) mai mica decat presiunea de saturatie
corespunzatoare temperaturii atmosferice (psv)
Umiditatea atmosferica poate fi exprimata prin urmatoarele marimi:
o Umiditatea absoluta – arata cantitatea de vapori de apa existenta in aer in unitatea de
volum. Umiditatea absoluta se determina ca raport intre masa vaporilor de apa din
aer si volumul de aer:
V
mv
v =ρ [kg/m3]
unde:
mv – masa vaporilor de ap` din aer [kg]
V – volumul de aer umed [m3]
o Umiditatea relativa – care se exprima comparativ cu umiditatea maxima posibila
pentru conditiile atmosferice date. Umiditatea relativa se determina ca raport dintre
presiunea partiala a vaporilor de apa si presiunea lor de saturatie, la aceeasi
temperatura:
sv
d
p
p=ϕ , valoare adimensionala
sau:
100⋅=sv
d
p
pϕ [%]
unde:
psv - presiunea de saturatie a vaporilor de apa corespunzatoare temperaturii
atmosferice [bar] – se obtine din tabelele cu proprietatile apei in functie
de temperatura (tabelul 1)
pd - presiunea partiala a vaporilor de apa din aer [bar] – se obtine cu ajutorul
unui aparat de masura denumit psihrometru.
o Gradul de umiditate (continutul de umiditate) – arata care este cantitatea de apa
comparativ cu cantitatea de aer umed. Gradul de umiditate se determina ca raport
dintre masa vaporilor de apa si masa aerului uscat:
a
v
m
mx = [
kg vapori apa/kg aer uscat]
sau
sv
sv
pp
px
⋅−
⋅⋅=
ϕ
ϕ622.0 [kg vapori apa
/kg aer uscat]
in care: φ - umiditatea relativa, adimensionala p - presiunea atmosferica (barometrica) [mbar] psv - presiunea de saturatie a vaporilor de apa corespunzatoare
temperaturii atmosferice [mbar] – se obtine din tabelele cu
proprietatile apei in functie de temperatura (tabelul 1)
3. Masurarea umiditatii cu ajutorul psihrometrului
3.1. Descrierea aparatului
Pentru desfasurarea lucrarii se utilizeaza doua tipuri constructive de psihrometre:
psihrometrul clasic (aflat pe standul de temperaturi) si psihrometrul Assmann.
3.1.1. Psihrometrul clasic
Termometrul uscat masoara temperatura aerului la umiditatea atmosferica. Temperatura
astfel masurata se numeste temperatura termometrului uscat.
Termometrul umed masoara temperatura in conditii de umiditate maxima, de 100%. Acesta
are bulbul invelit intr-o carpa umeda. Pentru a mentina carpa in stare umeda, un capat al
acesteia se afla intr-un rezervor umplut cu apa. Temperatura masurata cu termometru umed
se numeste temperatura termometrului umed.
Valoarea temperaturii termometrului umed este intotdeauna inferioara celei a termometrului
uscat. Explicatia este urmatoarea: datorita faptului ca aerul nu este la umiditatea maxima (nu
este saturat cu vapori de apa), o parte din apa cu care este imbibata carpa se va evapora. Cu
cat aerul este mai uscat (are mai putina umiditate), cu atat se va evapora mai multa apa din
carpa (pentru a se atinge starea de saturatie). Pentru evaporare, apa consuma o cantitate de
energie (sub forma de caldura), pe care o ia din aer. Ca urmare, temperatura masurata cu
termometrul umed va fi mai mica decat temperatura termometrului uscat. Diferenta dintre
rezervor cu ap`
termometru umed
termometru uscat
bulb [nvelit [n c@rp` umed`
cele doua temperaturi va fi cu atat mai mare cu cat umiditatea atmosferica este mai mica, deci
cu cat aerul este mai uscat si se evapora mai multa apa.
3.1.2. Psihrometrul Assmann
Psihrometrul Assmann are in plus fata de psihrometrul clasic un ventilator cu arc. Cu ajutorul acestui ventilator se creeaza un curent de aer in jurul celor doua termometre. Prin existenta acestuia se imbunatateste schimbul de caldura cu mediul inconjurator, asigurandu-se astfel o masura mai buna intr-un timp mai scurt (in special in cazul termometrului umed)
3.2. Procedeul de masura
Efectuarea masuratorilor:
Se citesc urmatoarele marimi:
- temperatura termometrului umed: tum [°C]
- temperatura termometrului uscat: ta [°C]
− presiunea barometrica: p [mbar]
Atentie: In cazul psihrometrului Assmann, ventilatorul trebuie armat manual si lasat sa functioneze un timp de aproximativ 5 minute inainte de efectuarea masuratorilor
termometru uscat
termometru umed
vas cu ap`
ventilator
bulb [nvelit [n c@rp` umed`
Varianta 1 de calcul:
1. Diferenta de temperatura psihrometrica
uma ttt −=∆ [°C]
2. Presiunea partiala a vaporilor de apa din aer:
1013
67.0p
tpp vd ⋅∆⋅−= [mbar]
unde:
pv – presiunea de saturatie a apei la temperatura termometrului umed
( )umv tfp = [mbar] - se citeste din tabelul 1
3. Presiunea de saturatie a vaporilor de apa, determinata in functie de temperatura termometrului uscat:
( )asv tfp = [mbar] - se citeste din tabelul 1
4. Umiditatea relativa:
sv
d
p
p=ϕ , adimensionala
sau:
[ ] 100% ⋅= ϕϕ [%]
5. Gradul de umiditate:
sv
sv
pp
px
⋅−
⋅⋅=
ϕ
ϕ622.0 [kg apa
/kg aer uscat]
Varianta 2 de calcul:
1. Diferenta de temperatura psihrometrica
uma ttt −=∆ [°C]
2. Umiditatea relativa:
[ ]%ϕ [%] - se citeste din tabelul 2
sau:
[ ]
100
%ϕϕ = , adimensionala
Figura. Citirea umiditatii din tabelul psihrometric
3. Presiunea de saturatie a vaporilor de apa, determinata in functie de temperatura termometrului uscat:
( )asv tfp = [mbar] - se citeste din tabelul 1
4. Gradul de umiditate:
sv
sv
pp
px
⋅−
⋅⋅=
ϕ
ϕ622.0 [kg apa
/kg aer uscat]
Nota:
In varianta 2, presiunea de saturatie a vaporilor de apa se determina numai in cazul in care se doreste calculul gradului de umiditate.
∆t
ta
… ∆t1 ∆t ∆t2 …
…
ta1 φ1
ta φ
ta2 φ2
…
In cazul in care ∆t, ta nu se
gasesc in tabel, umiditatea se va
obtine prin interpolare in
functie de valorile imediat
inferioare, superioare:
21
211
tt ∆−∆
−+=
ϕϕϕϕ
4. Modul de lucru
Tabel rezultate
Psihrometru Psihrometru Assmann Marimea Unitatea de
masura
Varianta 1 Varianta 2 Varianta 1 Varianta 2
tum ºC masura masura masura masura
ta ºC masura masura masura masura
p mbar masura masura masura masura
∆t ºC calcul calcul calcul calcul
pv mbar tabel 1 - tabel 1 -
Pd mbar calcul - calcul -
psv mbar tabel 1 tabel 1 tabel 1 tabel 1
φ - calcul calcul calcul calcul
φ [%] % calcul tabel 2 calcul tabel 2
x - calcul calcul calcul calcul
εφ % calcul calcul
εx % calcul calcul
- se studiaza lucrarea din indrumar si instalatia
din laborator
- se fac masuratorile cu cele doua variante
constructive ale psihrometrului
- se calculeaza pentru fiecare aparat
umiditatea relativa si gradul de umiditate, in
cele doua variante de calcul
- se calculeaza calculeaza pentru fiecare aparat
eroarea relativa de calcul a umiditatii relative
si a gradului de umiditate intre cele doua
variante de calcul
- se completeaza tabelul de rezultate
- se compara rezultatele si se trag concluzii
5. Exemplu de calcul
o Determinarea umiditatii cu psihrometrul clasic
Date masurate:
− temperatura termometrului umed: tum = 19 °C
− temperatura termometrului uscat: ta = 23 °C
− presiunea barometrica: p = 1000 mbar
Varianta 1 de calcul:
1. Diferenta de temperatura psihrometrica
41923 =−=−=∆ uma ttt °C
2. Presiunea partiala a vaporilor de apa din aer:
638.181013
1000467.0284.21
101367.0 =⋅⋅−=⋅∆⋅−=
ptpp vd mbar
unde:
pv – presiunea de saturatie a apei la temperatura termometrului umed