Учебно-методический комплекс дисциплины «теплотехнический эксперимент» (стр. 15 )

В измерениях влажности для градуировки и калибровки гигрометров используются либо термодинамические свойства воды, либо различного рода генераторы паровоздушных или парогазовых смесей, параметры которых также определяются термодинамическими свойствами воды. Стандартные справочные данные позволяют вычислять разнообразные характеристики влажности.

Специфическим средством обеспечения единства измерений в гигрометрии являются генераторы относительной или абсолютной влажности. Существует несколько типов генераторов влажного газа: генераторы, работающие по методу двух температур, по методу двух давлений и по методу двух расходов. Во всех типах генераторов изначально создается насыщенный пар при известной температуре. Содержание воды определяется по уравнению упругости. Далее, в генераторе по двум температурам парогазовая смесь направляется в объем, температура которого выше, чем та, при которой проводилось насыщение парогазовой смеси. В генераторе по двум давлениям измеряется давление в камере насыщения, где относительная влажность равна 100 %, и давление в рабочей камере, отличающееся от давления в камере насыщения. Далее, используя газовые законы и считая, что абсолютное количество влаги в генераторе неизменно, вычисляется относительная влажность газа. В этом методе кроме уравнения упругости насыщенных паров необходимо пользоваться стандартными справочными данными о коэффициентах сжимаемости водяного пара, характеризующих степень не идеальности парогазовой смеси.

Генераторы влажного газа по двум расходам представляют собой два воздушных или газовых потока, один из которых насыщается влагой до значения относительной влажности, близкой к 100%. Второй газовый поток тщательно осушается пропусканием через селикагель или ловушку с пентаксидом (пятиокись фосфора). Относительная влажность ц, %, рассчитывается в соответствии с соотношением:

(1)

где Qвл – расход влажного газа;

Qсух – расход сухого газа.

В обеспечении единства измерений жидких сред и твердых образцов основным средством измерения являются стандартные образцы состава. Для металлов и сплавов это болванки диаметром в несколько сантиметров, изготовленные по технологиям, обеспечивающим однородность состава по всему образцу. При плавке образцов в цилиндрических печах неоднородности концентрируются по оси цилиндра. По этой причине при анализе не рекомендуют использовать центральные участки болванки. Некоторые производители высверливают в стандартном образце центральные зоны, где состав может отличаться от состава остальных частей болванки.

Стандартные образцы жидких сред также приготавливаются специально и хранятся либо в герметичной посуде, либо запаиваются в ампулы. Главным моментом в создании стандартных образцов жидких сред является обеспечение стабильности состава. Для этого нужно подбирать такие смеси, в которых не шли бы химические реакции, не было бы фотолиза, не выпадал бы осадок. Специальные центры и лаборатории во многих странах мира занимаются исследованием и приготовлением стандартных образцов самого широкого назначения.

После изготовления стандартные образцы состава жидких сред или твердых образцов рассылаются в несколько аналитических лабораторий для аттестации. Затем результаты собираются воедино и сравниваются. При отсутствии значительных расхождений составляется паспорт стандартного образца, ему присваивается номер, а состав фиксируется в государственных реестрах стандартных образцов. При наличии расхождений в анализах различных лабораторий собирается согласительная комиссия, которая определяет наиболее надежные результаты аттестации стандартного образца. В Госреестр такой образец заносится только после соответствующей экспертизы.

Под метрологической аттестацией средства измерений понимают признание этого СИ узаконенным для применения. С этой целью согласно ГОСТ проводится экспертиза, в ходе которой тщательно исследуются метрологические свойства этого средства измерения.

Метрологическая аттестация может применяться к:

СИ, которые не подлежат государственным испытаниям; опытным образцам; измерительным приборам, которые выпускаются или ввозятся из-за границы либо единичными экземплярами, либо небольшими партиями; измерительным системам и их каналам.

Основные задачи метрологической аттестации

К основным задачам, преследуемым в рамках проведения такой аттестации, относятся:

определение метрологических характеристик СИ и установление их соответствия/несоответствия нормативным требованиям; установление тех из метрологических характеристик (МХ), которые подлежат контролю в процессе поверки этого СИ; опробование методики поверки.

Итог экспертизы СИ оформляется протоколом определенной формы. Если результаты положительные, то на средство измерений выдается установленной формы свидетельство о метрологической аттестации с указанием МХ.

Разновидности

Различают метрологическую аттестацию: первичную; периодическую; повторную.

При первичной аттестации средства измерения устанавливается:

возможность воспроизведения им факторов и режимов функционирования при проведении измерений в отношении конкретной продукции;

отклонение измерительных параметров от нормированных значений;

обеспечена ли безопасность персонала при проведении измерений посредством этого СИ и отсутствует ли вредное воздействие на окружающую среду;

комплекс тех метрологических характеристик СИ, которые необходимо проверять при периодической аттестации, в том числе посредством каких методов, средств и с какой периодичностью она должна проводиться.

Периодическая аттестация проводится уже непосредственно в процессе эксплуатации СИ и в том объеме, который требуется для подтверждения, что его характеристики соответствуют нормативным требованиям и эксплуатационным документам. При получении положительных результатов также оформляется соответствующий протокол, выдается аттестат и осуществляется запись в эксплуатационных документах.

Обеспечение единства измерений. Понятие «единство измерений» является достаточно емким. Именно на его достижение и поддержание направлена работа метрологических служб. Эта характеристика отражает получение средством измерения результатов в узаконенных единицах и с погрешностями, которые либо известны с заданной вероятностью, либо не превышают установленных пределов. 

Для обеспечения единства измерений требуется, чтобы единицы, в которых градуированы одной и той же величины средства измерений, были тождественны. Под воспроизведением единицы физической величины понимают комплекс операций по материализации этой единицы с наивысшей точностью с помощью либо государственного эталона, либо исходного, т. н. образцового СИ.

Основные понятия, которые необходимо знать после изучения материала данной лекции:

поверка средств измерений, аттестация средств измерений.

Вопросы для самоконтроля

1 Как осуществляют поверку средств измерений?

2 Как осуществляется метрологическое обеспечение средств измерения температуры, давления, расхода, уровня, физико-химических свойств веществ, анализаторов качества и средств измерений состава и концентрации веществ?

3 Что понимают под аттестацией средств измерений?

Рекомендуемая литература

Краткий справочник по теплотехническим измерениям. -  М.: Энергоатомиздат,1990. – 320 с.

Теплотехнические измерения  и приборы. – М.: Энергия, 1978. – 704 с. 

Тепло – и массообмен. Теплотехнический эксперимент. Справочник. Под общей ред. и . – М.: издательство МЭИ, 2007. – 564 с.

Электронная энциклопедия энергетики.

3 практические и Лабораторные занятия

Лабораторные и практические занятия – одна из форм учебного занятия, направленная на развитие самостоятельности магистрантов и приобретение умений и навыков.

Лабораторные и практические занятия должны способствовать углубленному изучению наиболее сложных вопросов дисциплины и служат основной формой подведения итогов самостоятельной работы магистрантов. Именно на этих занятиях магистранты учатся грамотно излагать проблемы и свободно высказывать свои мысли и суждения, рассматривают ситуации, способствующие развитию профессиональной компетентности. Всё это помогает приобрести навыки и умения, необходимые современному специалисту.

Практическое занятие 1

(3 часа; 1, 2, 3 недели)

Тема. Определение метрологических характеристик средств

измерения

Цель занятия. Изучить метрологические характеристики средств измерения.

Методические рекомендации по проведению работы, вопросы для защиты приводятся в методических указаниях. Изучить принцип, условия конструкции, назначение, условия эксплуатации и области применения деформационных приборов давления. Произвести проверку манометра с трубчатой пружиной. Освоить алгоритм поверки средств измерений

Практическое занятие 2

(3 часа; 4, 5, 6 недели)

Тема. Определение оценок коэффициентов линейной регрессии

методом наименьших квадратов

Цель занятия. Освоить оценку методом наименьших квадратов.

Методические рекомендации по проведению работы, вопросы для защиты приводятся в методических указаниях. Изучить связь линейной регрессий между методом наименьших квадратов.

Практическое занятие 3

(3 часа; 7, 8, 9 недели)

Тема. Методы измерения термо - э. д.с.

Цель занятия. Изучит методы измерения термо-э. д.с.

Методические рекомендации по проведению работы, вопросы для защиты приводятся в методических указаниях. Измерение термо-ЭДС компенсационным путем. Изучить порядок выполнения работ при измерений.

Практическое занятие 4

(3 часа; 10, 11, 12 недели)

Тема. Определение теплофизических свойств металлов

Цель занятия. Изучит методы определения теплофизических свойств материалов.

Методические рекомендации по проведению работы, вопросы для защиты приводятся в методических указаниях. Метод плоских температурных волн. Применение динамического метода для определения температуропроводности металлов.

Практическое занятие  5

(3 часа; 13, 14, 15 недели)

Тема. Определение состава продуктов сгорания

органического топлива

Цель занятия. Изучить состав продуктов сгорания при сжиганий органического топлива

Методические рекомендации по проведению работы, вопросы для защиты приводятся в методических указаниях. Расчет состава и количества продуктов горения топлива

Лабораторная работа 1

(7 часов, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 недели)

Тема. Анализ результатов исследования по определению коэффициента теплопередачи ограждений.

Цель занятия. Изучить сущность и основные характеристики измерений.

Методические рекомендации по проведению работы, вопросы для защиты лабораторной работы приводятся в методических указаниях к работе.

Лабораторная работа 2

(8 часов, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 недели)

Тема. Анализ результатов исследования по определению влажности материалов.

Цель занятия. Изучить сущность и основные характеристики измерений.

Методические рекомендации по проведению работы, вопросы для защиты лабораторной работы приводятся в методических указаниях к работе.

4 самостоятельная работа обучающегося

При кредитной системе обучения предъявляются высокие требования к повышению качества организации самостоятельной работы магистрантов, которая включает выполнение различных домашних заданий.

Перечень тем для самостоятельной работы магистрантов:

1 Теплотехнические приборы и измерения. (Реферат).

2 Методы экспериментального изучения процессов тепло – и массообмена. (Реферат).

3 Экспериментальные исследования теплофизических свойств веществ. (Реферат).

4 Теория калориметрического опыта. Калориметры. (Реферат).

5 Методы и средства контроля технических материалов и металлов теплоэнергетических и теплотехнологических установок. (Реферат).

6 Системы автоматизации экспериментальных исследований. ( Реферат).

7 Метрологическое обеспечение экспериментальных  исследований. ( Реферат).