Laboratorium z techniki cieplnej

Ćw. nr	Pomiary temperatury.	Ocena:
Zespół nr 3	Żmudzki Andrzej	Uwagi:
	MiIM II rok KMPM

1. Celem ćwiczenia było zapoznanie się z zasadami pomiaru temperatury z wykorzystaniem różnych typów pirometrów.

2. Wstęp.

Stanowisko pomiarowe zawierało 5 pirometrów różnych typów:

• monochromatycznego z zanikającym włóknem EP 5

• całkowitego promieniowania StR 1871

• fotoelektrycznym U - Pyr

• dwubarwowym Pyrocord

• Raynger II Plus

Schemat stanowiska laboratoryjnego

izolacja cieplna Pyrocord

grzałka elektryczna Raynger

płytka metalowa U - Pyr

termoelement EP 5

miliwoltomierz StR 1871

amperomierz

3. Wyniki pomiarów.

Pomiary pirometrem całkowitego promieniowania StR 1871:

Zmierzony prąd	Temperatura obliczona [°C]	Temperatura rzeczywista pieca [°C]
0,15	590	890
0,25	615	914
0,5	678	931
0,65	715	960
0,75	740	990
1,05	815	1000
1,25	865	1030
1,35	890	1045
1,45	915	1058
1,55	940	1070

Pomiary pirometrem monochromatycznym EP 5:

Pomiar [°C]	Temperatura rzeczywista pieca [°C]
800	890
820	914
820	931
850	960
900	990
920	1000
930	1030
950	1045
965	1058
1000	1070

Pomiary pirometrem U - Pyr:

Pomiar przyrządem [°C]	Temperatura rzeczywista pieca [°C]
530	648
610	680
645	702
690	768
740	833
778	864
808	890
834	914
871	931
901	960
902	990
910	1000
938	1030
954	1045
969	1058
980	1070

Pomiary pirometrem Raynger:

Pomiar przyrządem [°C]	Temperatura pieca [°C]	
277		1
277		0,95
280		0,9
284		0,85
295		0,8
297		0,75
306		0,7
324		0,65
334		0,6
343		0,55
364		0,5
483	648	1
573	680	0,7
	768	0,6

Pomiary pirometrem Pyrocord:

Pomiar [°C]	Temperatura rzeczywista pieca [°C]
650	833
735	960
740	990
750	1000
750	1030
850	1045
860	1058
880	1070

4. Opracowanie wyników pomiarów.

Dla pirometru całkowitego promieniowania Współczynnik emisyjności ε można obliczyć korzystając z wzoru:

gdzie:

T_rz - temperatura rzeczywista [°K]

T_zm - temperatura zmierzona [°K]

ε - współczynnik emisyjności.

Odpowiednio przekształcając powyższy wzór otrzymać można:

Po wykonaniu obliczeń uzyskano następujące dane:

Temperatura pieca [°K]	Współczynnik emisyjności ε
1163	0,303197
1187	0,31322
1204	0,389239
1233	0,412264
1263	0,413832
1273	0,533583
1303	0,581824
1318	0,606258
1331	0,634678
1343	0,665486

Które pozwalają na sporządzenie wykresu zależności współczynnika emisyjności od temperatury:

Dla pirometru monochromatycznego Współczynnik emisyjności ε_λ można obliczyć korzystając z wzoru:

gdzie:

T_rz - temperatura rzeczywista [°K]

T_zm - temperatura zmierzona [°K]

ε_ - współczynnik emisyjności.

c₂ - 1,483*10^-2 [m°K]

  długość fali  = 0.65*10^-6 [m]

Po przekształceniach otrzymujemy wzór:

Po wykonaniu obliczeń uzyskano następujące dane:

Temperatura pieca [°K]	Współczynnik emisyjności ε
1163	0,192921425
1187	0,191466153
1204	0,145957821
1233	0,163245963
1263	0,250069277
1273	0,30063887
1303	0,233279589
1318	0,260630926
1331	0,275907044
1343	0,392915896

Które pozwalają na sporządzenie wykresu zależności współczynnika emisyjności od temperatury:

5. Wnioski

W przypadku pomiaru pirometrem całkowitego promieniowania wykres zależności współczynnika od temperatury ma przebieg zbliżony do liniowego. Punkty pomiarowe odznaczają się jednak dość dużymi błędami. Dla pirometru monochromatycznego, również zakładając że punkty pomiarowe są obarczone dużym błędem, zależność współczynnika od temperatury ma w przybliżeniu przebieg wielomianu (dla wielomianu trzeciego rzędu wartość współczynnika regresji R² wynosi 1).

Duże rozbieżności pomiędzy temperaturą rzeczywistą pieca a temperaturą zmierzoną za pomocą pirometrów są wynikiem dużej niedokładności przyrządów w porównaniu z np. termometrami lub termoelementami. Jednak możliwy jest, za pomocą wyłącznie pirometrów, pomiar z dużej odległości. Ponadto w przypadku opracowania dokładnych zależności współczynnika emisyjności od temperatury, możliwe jest osiągnięcie dość dokładnych wyników. Przy dokładnie opracowanej zależności współczynnika emisyjności możliwe jest wykorzystanie pirometrów do pomiarów temperatur ze stałego stanowiska.

---