Отчёт практика Бровкова Елена12. Долгобородова Светлана Николаевна (фио руководителя). Старший преподаватель (должность руководителя уч степень звание). Признать, что отчет
 Скачать 0.94 Mb.
|
|
Определения, обозначения и сокращения В настоящей пояснительной записке применяются следующие определения, обозначения и сокращения: Измерение – нахождение значения физической величины опытным путем, с помощью специальных технических средств. Теплотехнические измерения служат для определения многих физических величин, связанных с процессами выработки и потребления тепловой энергии. Микроманометр это жидкостный манометр, применяемый для точного измерения малого давления в жидкостях и газах. БИ −блок индикации. ИОТ – инструкция по охране труда. КПД – коэффициент полезного действия. ЛАТР – лабораторный автотрансформатор. ММН – микроманометр. ТЭЦ – теплоэлектроцентраль. ТХК –термопара хромель-копель. УЭП −удельная электропроводность. ФВУ – фильтровентиляционная установка. ЭДС –электродвижущая сила. ЯМР– ядерный магнитный резонанс. ВВЕДЕНИЕ В освоении учебных дисциплин по специальностям кафедры физика и инженерная защита среды существенное значение имеет прохождение учебной практики. Актуальностью прохождения учебной практики в формированиив учебной лаборатории навыков по специальности, а также закреплении полученных в течение года знаний. Целью практики является закрепление, систематизация и расширение теоретических знаний, полученных на аудиторных занятиях. Основные задачи прохождения практики: 1) основы безопасной работы в учебных лабораториях кафедры; 2) приборы и измерительные установки учебных лабораторий. Изучение физико-химических процессов, принципов работы и техники работы на оборудовании; 3) составление отчета о прохождении практики. В результате освоения практики студент должен: − знать правила работы в лабораториях кафедры, приборы и измерительные установки лабораторий кафедры; − уметь осуществлять сбор, обработку, анализ и систематизацию научно-технической информации, осваивать технические описания приборов и установок, применять компьютерные технологии и информационные ресурсы при выполнении лабораторных исследований. Общие требования безопасности при работе в учебной лаборатории соответствуют ИОТ - 072 – 15[3]: 1) студенты, вышедшие на практику допускаются те, которые имеют соответствующую квалификацию и получившие вводный инструктаж и первичный инструктаж на рабочем месте по охране труда и обученные безопасным методам работы, медицинский осмотр и не имеющие противопоказаний по состоянию здоровья; 2) студенты обязаны соблюдать правила внутреннего трудового распорядка, режимы труда и отдыха, установленные в данном учреждении; 3) каждому студенту, выходящему на практику, необходимо: знать место хранения медицинской аптечки; уметь оказать первую помощь при производственных травмах; уметь правильно действовать при возникновении пожара и других экстремальных ситуациях; 4) запрещается пользоваться инструментом, приспособлениями, оборудованием, обращению с которыми студент не обучен и не проинструктирован; 5) студенты должны работать в специальной одежде и в случае необходимости применять другие средства индивидуальной защиты, если предусмотрено инструкцией по профессии. В процессе работы соблюдать правила ношения спецодежды, соблюдать правила личной гигиены и содержать в чистоте рабочее место; 6) студенты должны соблюдать правила пожарной безопасности, уметь пользоваться средствами пожаротушения, знать места расположения первичных средств пожаротушения, а также направления эвакуации при пожаре; 7) о замеченных нарушениях требований безопасности труда на своем рабочем месте, а также о неисправностях оборудования, приспособлений, инструмента и средств индивидуальной защиты студент должен немедленно сообщить непосредственному руководителю и не приступать к работе до устранения этих нарушений и неисправностей; 8) при несчастном случае пострадавший и очевидец несчастного случая обязан немедленно сообщить непосредственному руководителю работ; 9) запрещается: употребление спиртных напитков и наркотических веществ, курение. Приборы, применяемые в лаборатории кафедры физики и инженерной защиты среды:
1.Обзор приборов для проведения теплотехнических измерений 1.1 Цель работы Целью работы является:
1.2 Общие сведения При работе с ядерными реакторами очень важно качество тяжёлой воды. Тяжелая вода крайне эффективный замедлитель нейтронов (оксид дейтерия D2O). Она практически лишена недостатка обычной (легкой) воды, которая является сильным поглотителем нейтронов, и вместе с тем по замедляющей способности намного превосходит графит. Тяжёлая вода, характеризуясь высокой теплоёмкостью, являясь апротонным растворителем, обладает также низким сечением захвата тепловых нейтронов дейтерием (а = 0,0015 барн), которое в 200 раз меньше, чем для лёгкого изотопа водорода протия (а = 0,3 барн). Отмеченные обстоятельства обеспечивают использование тяжёлой воды в качестве теплоносителя и замедлителя нейтронов в энергетических и исследовательских ядерных реакторах, в ЯМРспектроскопии, в фундаментальных научных исследованиях, связанных с изучением структуры атомного ядра. Поэтому для жёсткой воды нужен строгий контроль, для которого необходимы точные приборы. Необходимо углубленное изучение теплотехнических параметров и приборов для их измерения. В зависимости от назначения, устройства и других характерных признаков применяемые в теплоэнергетике приборы для теплотехнических измерений разделяются на ряд групп [1]. Основная классификация предусматривает деление приборов по роду измеряемых величин. Условно приняты следующие наименования наиболее распространенных приборов, предназначенных для измерения: температуры – термометры и пирометры; давления – манометры, вакуумметры, мановакуумметры, тягомеры, напоромеры и барометры; расхода и количества расходомеры, счетчики и весы; уровня жидкости и сыпучих тел уровнемеры и указатели уровня; состава дымовых газов газоанализаторы; качества воды и пара кондуктометры и кислородомеры. Дополнительная классификация подразделяет указанные приборы на следующие группы: по назначению промышленные (технические), лабораторные, образцовые и эталонные; по характеру показанийпоказывающие, регистрирующие (самопишущие и печатающие) иинтегрирующие; по форме представления показаний– аналоговыеицифровые; по принципу действия механические, электрические, жидкостные, химические, радиоизотопныеи другое; по характеру использования –оперативные ,учетные и расчетные; по местоположению – местные и с дистанционной передачей показаний; по условиям работы – стационарные(щитовые) ипереносные; по габаритам -полногабаритные, малогабаритные и миниатюрные. Почти каждый измерительный прибор может быть отнесен к любой из указанных выше групп. К теплотехническим параметрам относят: температура, К; давление, Па ; состав вещества; количество теплоты, Дж; тепловая энергия, Дж; концентрация вещества, моль [2]. 2.2.1Измерение температуры Температура – условная статистическая величина, прямо пропорциональная средней кинетической энергии частиц вещества (молекул или атомов), так как согласно кинетической теории, температуру определяют как меру кинетической энергии поступательного движения молекул.Температура характеризует степень «нагретости» тела, т. е. температура характеризует тепловое состояние вещества.  (1.1)где Е – кинетическая энергия поступательного движения молекул; k – постоянная Больцмана; Т – температура газа. Измерение температуры на практике возможно лишь методом сравнения нагретости двух тел, причем степень нагретости одного из них предполагается известной. Для этого используют изменение, какого–либо физического свойства вещества, зависящего от температуры и легко поддающегося измерению, т.е. измерение температуры производится косвенным методом.Выбор метода измерения температуры зависит от диапазона измеряемых температур, требуемой точности, быстродействия и допустимой величины входного теплового сопротивления измерительного устройства, т.е. его входной теплоемкости [1]. Температурная шкала – градуированная шкала для измерения температуры. Для создания какой-либо температурной шкалы требуется выбрать термометрический параметр, который изменяется линейно с температурой (например, объем газа при постоянном давлении или расширение жидкости в трубке), две или более фиксированные, легко воспроизводимые точки, (например, точки кипения и замерзания воды) и задать произвольные деления (называемые градусами) между фиксированными точками. Чтобы перейти к количественной оценке температуры, необходимо установить шкалу температур, т.е. выбрать начало отсчета и единицуизмерения температур. Пример прибора для измерения температуры –инфракрасный термометр GM1150 (таблица 1). Таблица 1Характеристики инфракрасного термометра GM1150 (рисунок 1)
 Рисунок 1Термометр GM1150 Инфракрасный термометр предназначен для местного контроля температуры в трубопроводах, сосудах и других промышленных установках[2]. 2.2.2Измерение давления Давление– широкое понятие, характеризующее нормально распределенную силу , действующую со стороны одного тела на единицу поверхности другого:  , (1.2)где Р – давление; N – нормальная сила, действующая на поверхность; F – площадь поверхности. За единицу давления в международной системе единиц СИ принята единица Н/м2 равная давлению, вызванному силой в 1 Н, равномерно распределенной по поверхности в 1 м2. Эта единица называется Паскаль и обозначается Па [1]. Наряду с паскалем в Российской Федерации допущены к использованию в качестве внесистемных единиц измерения давления следующие единицы: бар; килограмм-сила на квадратный сантиметр; миллиметр водяного столба; метр водяного столба; атмосфера техническая; миллиметр ртутного столба. При измерениях различают абсолютное, атмосферное, избыточное и вакуумметрическое давления. Абсолютное давление – давление, значение которого при измерении отсчитывают от давления, значение которого равно нулю. Абсолютное давление воздушной оболочки земли на ее поверхности называется атмосферным. Избыточное Ри давление определяется разностью между абсолютным Рабс и атмосферным Рат давлением/  , (1.3)Если абсолютное давление меньше атмосферного, то избыточное давление отрицательное и называется вакуумметрическим или разрежением:  , (1.4)Пример прибора для измерения давления - манометр МПЗ-У(таблица 2). Таблица 2- Характеристики манометра МПЗ-У(рисунок 2).
 Рисунок 2- Манометра МПЗ-У Используются для определения избытка давления и вакуумметрических давлений в газообразной среде [2]. 2.2.3Измерение расхода Расходом вещества называется количество вещества. Количество вещества физическая величина, характеризующая количество однотипных структурных единиц, содержащихся в веществе. Под структурными единицами понимаются любые частицы, из которых состоит вещество (атомы, молекулы, ионы, электроны или любые другие частицы). Количества вещества можно измерить в единицах массы [кг, т], либо в единицах объема [м3, л]. Приборы применяемые для измерения количества вещества называются счетчиками вещества (счетчики). В каждом конкретном случае следует добавлять наименование контролируемой физической величины [1]. Измерительный прибор служащийдля измерения расхода – расходомер (ГОСТ 15528). Массовый расход измеряется в кг/с, объемный – м3/с, приборы градуируются часто в т/ч, м3/ч. В зависимости от метода измерения выпускаются следующие расходомеры:
от перепада давления на СУ вследствие частичного перехода потенциальной энергии потока в кинетическую;
Пример прибора для измерения расхода и количества расходомер ЭХОР02(таблица 3). Таблица 3-Характеристики расходомера ЭХО-Р-02(рисунок 3)
 Рисунок 3- Расходомер ЭХО-Р-02 Расходомеры на базе осредняющей напорной трубки Annubar предназначены для измерения расхода жидкости, газа, пара в системах автоматического контроля, регулирования и управления технологическими процессами в различных отраслях промышленности, а также в системах технологического и коммерческого учета [2]. 2.2.4 Измерение уровня Под измерением уровня понимается индикация положения раздела двух сред различной плотности относительно какойлибо горизонтальной плоскости, принятой за начало отсчета. Средства измерения уровня – уровнемерыприборы, предназначенные для определения уровня содержимого в открытых и закрытых сосудах, резервуарах , хранилищах и других ёмкостях. Под содержимым подразумеваются разнообразные виды жидкостей, в том числе и газообразующие, а также сыпучие и другие материалы. Уровнемеры также называют датчиками сигнализаторами уровня, преобразователями уровня. Главное отличие уровнемера от сигнализатора уровня это возможность измерять градации уровня, а не только его граничные значения. Пример прибора для измерения уровня жидкости и сыпучих тел-УЛМ-11А1уровнеметр, многофункциональный(таблица 4). Таблица 4 Характеристики уровнемера УЛМ11А1(рисунок 4)
 Рисунок 4 Уровнемер УЛМ 11А1 Предназначается для непрерывного контролирования уровня жидкой среды в технологических резервуарах и товарных парках [1]. 2.2.5 Измерение состава вещества Средства измерений, применяемые для измерения и анализа состава газов называются газоанализаторами. Они предназначены для измерения концентрации компонентов смеси газа на основе того или иного физико-химического свойства компонента, отличающегося от свойств остальных газов, причем чем сильнее это свойство газа отличается от аналогичного свойства других газов в смеси, тем выше чувствительность газоанализатора [2]. Средства измерения, предназначенные для количественного определения состава газа, называются газоанализаторами и газовыми хроматографами. Эти технические средства в зависимости от их назначения подразделяются на переносные и стационарные. Переносные газоанализаторы и хроматографы применяются для количественного определения состава газа при выполнении исследовательских работ в лабораторных условиях, а так же при специальных обследованиях, испытаниях и наладке различных промышленных теплотехнических установок. Стационарные газоанализаторы используются для непрерывного автоматического контроля содержания одного определяемого компонента в газовой смеси. Пример прибора для измерения состава дымовых газовгазоанализатор кислорода GPR1500(таблица 5). Таблица 5- Характеристики газоанализатора кислорода GPR1500(рисунок 5)
 Рисунок 5- Газоанализатор кислорода GPR-1500 Стационарные газоанализаторы предназначены для непрерывного (круглосуточного) измерения, регулирования и регистрации концентрации кислорода в газах [1]. 2.2.6 Измерение количества теплоты Для измерения количества теплоты используются специальные средства измерений, называемые теплосчетчиками. Количество теплоты обычно выражается в гигаджоулях (ГДж) или гигакалориях (Гкал), причем 1 Гкал = 4,187 Гдж. Теплосчетчики получили широкое распространение, поскольку по их показаниям производятся расчеты за полученную потребителями теплоту. Теплосчетчики устанавливаются как на источниках теплоты: ТЭЦ, РТС (районные тепловые станции), так и у потребителей, теплоносителем служит вода, редко пар. Реализуемые в теплосчетчиках алгоритмы расчета теплоты зависят от вида теплоносителя и структуры системы отпуска и потребления теплоты. Пример прибора для измерения качества воды и пара кондуктометр АНИОН 4120(таблица 6). Таблица 6 Характеристики кондуктометраАНИОН-4120 (рисунок 6)
 Рисунок 6 Кондуктометр АНИОН4120 Предназначен для измерения УЭП, общего солесодержания, солености, зольности и удельного сопротивления водных растворов [1].
Ответ: температурная шкала градуированная шкала для измерения температуры. Основными видами температурных шкал являются [2]: Шкала Фаренгейта Шкала Цельсия Шкала Кельвина Шкала Реомюра Шкала Ранкина.
Ответ:коэффициентом температурного расширения называют физическую величину характеризующую изменение линейных размеров твердого тела при изменении его температуры[1] .
Ответ:при приложении давления на столб «Б» манометра высота жидкости в столбе «А» увеличивается, а высота столба «Б» уменьшается.  Рисунок 7 Изменение давления на U-образном манометре Поскольку столб «А» подвергается воздействию атмосферного давления, манометр фактически показывает разность между приложенным давлением и атмосферным давлением. Имея дело с U-образным манометром, при измерении давления необходимо учитывать смещение уровней в обоих столбах. Шкала манометра позволяет определять высоту столбов жидкости в трубках. В большинстве шкал манометров имеется корректирующее устройство для регулирования положения шкалы. Перед тем как производить измерения с помощью манометра, следует убедиться, что уровни жидкости в столбах одинаковы. Затем положение шкалы регулируется таким образом, чтобы оба уровня совпадали с уровнем нулевой отметки на шкале. Эта операция называется «обнулением» или выставлением манометра на нуль. Она выполняется для того, чтобы обеспечить точность производимых измерений при условии, что измерительный прибор работает исправно, и используемая в нем жидкость обладает достаточной чистотой [1]. 4)Как связаны между собой измеряемое давление и показания микроманометра? Что такое постоянная микроманометра? Ответ: для получения измеряемого давления, нужно показание микроманометра умножить на постоянную прибора. Постоянная микроманометра–это некоторое число, умножаемое на отсчет с целью получения искомого значения измеряемой величины, т. е. показания прибора [1] . 5)Какие условия должны выполняться при использовании стандартных суживающих устройств? Ответ: стандартные суживающие устройства используются для измерения расхода методом переменного перепада давления без индивидуальной градуировки, если их расчет, изготовление и установка выполнены в соответствии с методическими указаниями РД 50 – 411[2] . 6)Перечислить нестандартные суживающие устройства и пояснить их работу. В каких случаях необходимо применять нестандартные суживающие устройства? Ответ: к нестандартизованным сужающим устройствам относятся трубы Вентури, сегментные диафрагмы, специальные сопла и диафрагмы. В основе принципа действия этих устройств лежит эффект Вентури – явление уменьшения давления в потоке жидкости или газа, когда этот поток проходит через суженный участок трубы, что, в свою очередь, является прямым следствием действия закона Бернулли.Принцип действия сегментной диафрагмы, как и в трубе Вентури, основан на законе Бернулли. Нестандартизированные сужающие устройства применяют при необходимости измерения расхода жидкости, газа или пара в условиях, отличающихся от установленных Правилами РД 50—213—80 [1]. 1.4 Вывод В ходе работы произошло ознакомление с приборами для проведения теплотехнических измерений, а также были сформированы навыки самостоятельного изучения и обработки информации. 2 Градуировка термопары 2.1 Цель работы Цель данной работы: − ознакомление с устройством и принципом действия термопар; − формирование навыков определения термоЭДС и температуры с помощью термопары, а также построения градуировочного графика для термопары. 2.2 Приборы и принадлежности Термопары хромель−копель ТХК, сосуды с водой, термометр, электроплитка, потенциометр постоянного тока ПП63 [6]. 2.3 Общие сведения Термопара это наиболее распространенное устройство для измерения температуры. Термопары генерируют напряжение при нагревании и возникающий ток позволяет проводить измерения температуры, поэтому умение пользоваться этим устройством при работе с ядерными реакторамиочень важно. Термопара представляет собой два провода, изготовленных из разных материалов (металлов) и скрепленных или сваренных вместе. Место соединения образует спай. При воздействии на спай изменяющейся температуры термопара реагирует, генерируя напряжение, пропорциональное по величине изменениям температуры [8]. Принцип действия: При скрутке двух концов разнородных проводников или сплавов таким способом, чтобы они представляли собой закольцованную электрическую цепь, и если далее поддерживать противоположные окончания проводов при разной температуре, то в данной цепи сформируется термоэлектродвижущая сила, величина которой будет пропорциональна разности температур между скрутками проводников. Соответственно, цепь, состоящая из двух разнородных проводников либо сплавов, является термопарой, или термоэлементом(рисунок 8). Эффект термоэлектричества Величина тока работающих термопар зависит от [6]:
Проводник термоэлектрического преобразователя, по которому электрический ток направлен от горячей спайки к холодной, является положительным, при обратном направлении электрического тока термоэлектрод является отрицательным.  Рисунок 8 – Принцип работы термопары Типы термопар: − тип Е − сплав хромель – константан. Данное соединение имеет высокую производительность (68 мкВ / ° C), что делает его подходящим для криогенного использования. Кроме того, он является немагнитным. Диапазон температур составляет от -50 ° С до +740 ° С; − тип J − это железо – константан. Здесь область работы немного уже от -40 ° C до +750 ° C, но выше чувствительность – около 50 мкВ / ° С; − тип K − это термопары, которые созданы из сплава хромель алюминий. Они являются наиболее распространенными устройствами общего назначения с чувствительностью около 41 мкВ / ° C. Эти приборы могут работать в пределах -200 ° С до 1350 ° C / -330 ° F до +2460 ° F [8]. 2.4 Схема и описание экспериментальной установки Наиболее простым способом градуировки термопары является следующий. Собирается схема, как указано на рисунке 9.  А – нагреваемый спай термопары (при постепенном повышении температуры Т2); В – спай термопары (при постоянной температуре Т1); С – термометр; Д – сосуд с водой; П – электроплитка;mV– потенциометр Рисунок 9 – Схема экспериментальной установки Чтобы пользоваться термопарой для измерения температур, необходимо ее проградуировать, т. е. установить экспериментальным путем зависимость между термоЭДС, появляющейся в цепи термопары, и разностью температур нагреваемого спая и спая при постоянной температуре. В данной работе используется термопара хромелькопель ТХК. Спай А (нагреваемый) помещают в сосуд с водой, которая постепенно нагревается. Температура воды в сосуде контролируется при помощи термометра С. Спай В находится при постоянной температуре (при нулевой или комнатной температуре). Для измерения термоэлектродвижущей силы в данной работе применяется потенциометр постоянного тока ПП63 [6]. 2.5 Результаты измерений и обработка их результатов Все результаты измерений приведены в таблице 7. Таблица 7 – Результаты измерений ТермоЭДС
Из полученных данных построим градуировачный график для термопары. 2.6 Построение градуировочного графика для термопары Результатом градуировки является график зависимости термоЭДС от разности температур нагреваемого спая и спая при постоянной температуре: ε = f(∆Т) или ε = с (Т2 – Т1), .изображенный на рисунке 10. Рисунок 10 – Построение графика зависимости термоЭДС от разности температур между спаями термопары По результатам градуировки термопары можно вычислить постоянную термопары (удельную термо-ЭДС) [8]:  (2.1)где  – угол наклона графика. 0,071.Откуда  .Полученные результаты приблизительно совпадают с табличными значениями для стандартной термопары ТХК. Полученный график градуировки термопары можно использовать для измерения температур. Для этого необходимо, поддерживая холодный спай термопары при постоянной температуре, поместить нагреваемый спай в среду, температуру которой необходимо измерить, или привести спай в соприкосновение с той поверхностью, температуру которой нужно контролировать. Измерив с помощью потенциометра термо-ЭДС, можно по градуировочному графику определить искомую температуру [8]. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||