Учебно-методический комплекс дисциплины «Теплотехнический эксперимент» для специальности «6М071700» — «Теплоэнергетика» (стр. 1 )

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени ШАКАРИМА города СЕМЕЙ
Документ СМК 3 уровня	УМКД	УМКД 042-18-6.1-154/03-2014
УМКД Учебно-методические материалы по дисциплине «Теплотехнический эксперимент»	Редакция №___ от «__» ________ 2014 г.

       

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС

ДИСЦИПЛИНЫ

«Теплотехнический эксперимент»

для специальности

«6М071700» – «Теплоэнергетика»

Учебно-методические материалы

Семей

2014

Содержание

1 Глосарий        3

2 Лекции        4

3 Практические и лабораторные занятия        69

4 с амостоятельная работа обучающегося        71

1 Глоссарий

В настоящем УМКД использованы термины с соответствующими определениями:

Абсолютная погрешность – это погрешность измерения, выраженная в единицах измеряемой величины.

Барометры – это приборы для измерения атмосферного давления.

Вакуумметры – это приборы для измерения давления, меньше атмосферного.

Грубя погрешность измерения – это погрешность измерения существенно превышающая ожидаемую при данных условиях.

Дифференциальные манометры – это приборы для измерения разности давления.

Класс точности – это обобщенная характеристика средства измерения, определяемая пределами допускаемых основных и дополнительных погрешностей, а также другими свойствами средств измерения, влияющими на точность.

Манометры – это приборы для измерения избыточного давления.

Объемные счетчики количества – это счетчики, определяющие количество вещества по числу объемов (порций, доз).

Относительная погрешность – это отношение оценки абсолютной погрешности к действительному значению.

Оценка – это приближенное значение погрешности. 

Погрешность – это отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины.

Расходомер – это прибор для определения количества вещества, проходящего через измерительный участок в единицу времени (секунду, час).

Систематическая погрешность – это составляющая погрешности измерения, остающаяся постоянной или изменяющаяся по определенному закону при повторных измерениях одной и той же величины.

Скоростные счетчики количества – это счетчики, определяющие количество вещества по числу оборотов ротора, просуммированное счетным устройством.

Случайная погрешность – это составляющая погрешности измерения, изменяющаяся случайным образом при повторных измерениях одной и той же величины.

Счетчик количества – это прибор для определения количества вещества, прошедшего через измерительный участок за промежуток времени (смену, сутки и т. д.).

Температура – это физическая величина, характеризующая степень нагретости тела.

2 Лекции

Лекции – форма учебного занятия, цель которого состоит в рассмотрении теоретических вопросов излагаемой дисциплины в логически выдержанной форме.

Модуль 1. Средства измерения и приборы

Лекция 1

(1 час; 1 неделя)

Тема. Введение. Общие сведения об измерениях

Вопросы

1 Цель, содержание и структура курса «Теория и техника теплотехнического эксперимента». Основные понятия и определения.

2 Сущность и основные характеристики измерений.

3 Классификация измерений.

4 Погрешности измерений.

Измерением называется процесс получения опытным путем числового соотношения между измеряемой величиной и некоторым ее значением, принятым за единицу сравнения.

Число, выражающее отношение измеряемой величины к единице измерения, называется числовым значением измеряемой величины; оно может быть целым или дробным, но является отвлеченным числом. Значение величины, принятое за единицу измерения, называется размером этой единицы.

Уравнение (1) называют основным уравнением измерения:

.

(1)

Из этого уравнения следует, что значение зависит от размера выбранной единицы измерения . Чем меньше выбранная единица, тем больше для данной измеряемой величины будет числовое значение. Результат всякого измерения является именованным числом. Вследствие этого для определенности написания результата измерения рядом с числовым значением измеряемой величины ставиться сокращенное обозначение принятой единицы.

При выборе единиц измерения необходимо учитывать фактор «удобства», т. е. результат измерений по возможности должен выражаться «удобным» числом: не слишком большим и не слишком малым.

По способу получения числового значения искомой величины измерения можно разделить на два вида: прямые и косвенные.

К прямым измерениям относятся те, результат которых получается непосредственно из опытных данных. При этом значение искомой величины получается либо путем непосредственного сравнения ее с мерами, либо посредством измерительных приборов, градуированных в соответствующих единицах.

При прямых измерениях результат выражается непосредственно в тех же единицах, что и измеряемая величина.

Прямые измерения являются весьма распространенным видом технических измерений. К ним относятся измерения длины – метром, температуры – термометром, давления – манометром и т. п.

К косвенным измерениям относятся те, результат которых получается на основании прямых измерений нескольких других величин, связанных с искомой величиной определенной зависимостью.

К косвенным измерениям относятся определение расхода жидкости, газа и пара по перепаду давления в сужающем устройстве и т. п.

Косвенные измерения применяются в технике и научных исследованиях в тех случаях, когда искомую величину невозможно или сложно измерить непосредственно путем прямого измерения или когда косвенное измерение позволяет получить более точные результаты.

При измерении любой величины, как бы тщательно мы ни произ­водили измерение, не представляется возможным получить свобод­ный от искажения результат. Причины этих искажений могут быть различны. Искажения могут быть вызваны несовершенством приме­няемых методов измерения, средств измерений, непостоянством условий измерения и рядом других причин. Искажения, которые получаются при всяком измерении, обусловливают погреш­ность измерения – отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины.

Погрешность измерения может быть выражена в единицах изме­ряемой величины, т. е. в виде абсолютной погрешности, которая представляет собой разность между значением, полученным при измерении, и истинным значением измеряемой величины. Погреш­ность измерения может быть выражена также в виде относительной погрешности измерения, представляющей собой отношение к истин­ному значению измеряемой величины. Строго говоря, истинное значение измеряемой величины всегда остается неизвестным, можно найти лишь приближенную оценку погрешности измерения.

Погрешность результата измерения даст представление о том, какие цифры в числовом значении величины, полученном в резуль­тате измерения, являются сомнительными. Округлять числовое значение результата измерения необходимо в соответствии с число­вым разрядом значащей цифры погрешности, т. е. числовое значение результата измерения должно оканчиваться цифрой того же раз­ряда, что и значение погрешности. При округлении рекомендуется пользоваться правилами приближенных вычислений.

Погрешности измерения в зависимости от характера причин, вызывающих их появление, принято разделять на случайные, систематические и грубые.

Случайная погрешность — составляющая погрешности измерения, изменяющаяся случайным образом в серии повторных измерений одной и той же величины, проведенных в одних и тех же условиях. В появлении таких погрешностей не наблюдается какой-либо закономерности, они обнаруживаются при повторных измерениях одной и той же величины в виде некоторого разброса получаемых результатов. Случайные погрешности неизбежны, неустранимы и всегда присутствуют в результате измерения, однако их влияние как правило можно устранить статистической обработкой. Описание случайных погрешностей возможно только на основе теории случайных процессов и математической статистики. Математически случайную погрешность можно представить как непрерывную случайную величину симметричную относительно 0, независимо реализующуюся в каждом измерении. Основным свойством случайной погрешности является возможность уменьшения искажения искомой величины путем усреднения данных. Уточнение оценки искомой величины при увеличении количества измерений (повторных экспериментов) означает, что среднее случайной погрешности при увеличении объёма данных стремится к 0 . Часто случайные погрешности возникают из-за одновременного действия многих независимых причин, каждая из которых в отдельности слабо влияет на результат измерения. По этой причине часто полагают распределение случайной погрешности «нормальным». «Нормальность» позволяет использовать в обработке данных весь арсенал математической статистики. Однако априорная убежденность в «нормальности» на основании ЦПТ не согласуется с практикой — законы распределения ошибок измерений весьма разнообразны и, как правило, сильно отличаются от нормального. Случайные погрешности могут быть связаны с несовершенством приборов (трение в механических приборах и т. п.), тряской в городских условиях, с несовершенством объекта измерений (например, при измерении диаметра тонкой проволоки, которая может иметь не совсем круглое сечение в результате несовершенства процесса изготовления).