Оценка погрешности измерений

Максимально возможная относительная погрешность измерения средней массовой изобарной теплоемкости воздуха δ при атмосферном давлении определяется по зависимости:

, (4)

Расчеты показывают, что в данной лабораторной работе погрешность составляет 5-7 %.

 

Описание экспериментальной установки по определению массовой теплоемкости воздуха при постоянном давлении

Назначение.

Установка предназначена для определения средней массовой теплоемкости воздуха при постоянном давлении .

 

Схема экспериментальной установки и методика измерений

Схема экспериментальной установки приведена на рисунке 1. На передней панели находится двухканальный измеритель температур (5) 2ТРМО, подключенный к двум хромель-копелевым термопарам, служащим для измерения температур t₁ и t₂ (рисунок 2), источник питания постоянного тока (3) ротаметр (4), тумблер «Сеть» (1), тумблер включения компрессора (2), разъемы (8) для подключения вольтметра (мультиметра) (9), переключатель (7) для измерения напряжения U_н на нагревателе и падения напряжения U_o на образцовом сопротивлении R₀.

На 2 приведена схема рабочего участка. Воздух при температуре t₁ подается компрессором (11) через холодильник (12) и ротаметр (13) по трубке (14) в сосуд Дьюара (15). В трубке (14) находится нихромовый нагреватель (16), к которому последовательно подключено образцовое сопротивление R₀ = 0, 1 Ом. Протекая через трубку (14), воздух нагревается. Нагреватель питания работает от источника постоянного тока (ИП). Напряжение на нагревателе U_н и напряжение на образцовом сопротивлении U_o измеряется вольтметром (мультиметром) V. Температура воздуха на входе в сосуд Дьюара t₁ и температура воздуха на выходе t₂ после нагрева измеряется прибором 2ТРМО. Объемный расход воздуха V измеряется ротаметром (13).

 

 

Рисунок 1 Общий вид экспериментальной установки: 1 - тумблер «сеть», 2 - тумблер «компрессор», 3 - источник питания, 4 - ротаметр, 5 - измеритель температур, 6-тумблер включения прибора 2 ТРМО, 7 -переключатель, 8 - разъем, 9 -мультиметр, 10 - разъем.

Рисунок 2 Схема рабочего участка: t1, t2 -измерение температуры, 11 - компрессор, 12 - холодильник, 13 - ротаметр, 14 - трубка, 15 - сосуд Дьюара, 16 - нагреватель.

 

Порядок проведения эксперимента

1. Подсоединить мультиметр (9) с помощью проводов (10) к разъемам (8) на передней панели установки;

2. Включить питание установки тумблером «Сеть», измеритель температуры (5) - тумблером (6), компрессор - тумблером (2);

3. Включить питание нагревателя кнопочным выключателем (3) источника питания и установить первое значение напряжения U_н = 1, 5 В;

4. Включить мультиметр и измерить точное значение U_н и U_o, переключая тумблер (7) в соответствующие положения;

5. Через 4-5 минут (по достижении стационарного режима) произвести отсчет температур t₁ и t₂ по измерителю 2ТРМО и объемного расхода воздуха V - по ротаметру (4);

6. Пункты 3-5 повторить для следующих значений напряжения на нагревателе: U_н = 1, 5; 2; 2, 5 В;

 

Измеренные и расчетные величины

Измеренные величины:

t₁ – температура холодного воздуха на входе в сосуд Дьюара, ⁰С;

t₂ – температура нагретого воздуха на выходе из сосуда Дьюара, ⁰С;

V – объемный расход нагреваемого воздуха в м³/ч (определяется по табл. 1);

U_н – электрическое напряжение на нагревателе, В;

U_o – электрическое напряжение на образцовом сопротивлении, мВ.

Таблица 1 Расход воздуха в зависимости от значения шкалы ротаметра

Отметка шкалы
Расход воздуха V·103, м3/ч

Расчетные величины:

m = V∙ ρ _в / 3600 – массовый расход воздуха (ρ _в – плотность воздуха принимаемая по табл. 2 в зависимости от температуры t₁), кг/с;

I = U_o/(1000 R₀) – величина электрического тока в нагревателе, А;

Ф_р = U_н I – тепловая мощность, выделяемая нагревателем, Вт;

– средняя массовая теплоемкость воздуха при постоянном давлении на интервале температур (t₁ – t₂), Дж/(кг К),

где Q_р = Ф_р/m.

(5)

где t_i – ближайшее к температуре t₁ табличное значение температуры, ⁰С; ρ _в(t₁), ρ _в(t_i) – значения плотности воздуха при температурах t₁ и t_i соответственно, кг/м³.

Таблица 2 Плотность воздуха в зависимости от температуры

t, 0С
ρ в,	1, 251	1, 207	1, 166	1, 127

 

7. Данные установки и таблица результатов эксперимента

Величина образцового сопротивления: R₀ = 0, 1 Ом

№ п/п	t1, 0С	t2, 0С	Δ t = t2 - t1, 0С	Uн, B	Uo, мB	I, A	Фр, B	V, м3/ч	,

Для нахождения температурной зависимости средней массовой теплоемкости воздуха при постоянном давлении строят график зависимости : и определяют параметры аппроксимирующей ее линейной функции.

Контрольные вопросы и задания.

1. Давайте определение теплоемкости – массовой, объемной, мольной;

2. Что такое истинная массовая теплоемкость?

3. Что такое средняя массовая теплоемкость?

4. Расскажите устройство экспериментальной установки и поясните, как она работает;

5. Какие параметры измеряются в данной работе?

6. Какие параметры рассчитываются в данной работе?

7. Как в данной работе определяется расход воздуха?

8. Для чего нужно знать плотность воздуха в данной работе? Как определяется в ней плотность воздуха при температуре t₁?

Лабораторная работа № 2

⇐ Предыдущая123456Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. Абсолютная и относительная погрешности
2. Анализ и оценка ликвидности и платежеспособности ООО «Торговый дом «Электрокабель»
3. Анализ и оценка системы управления персоналом в ПИК «СибЭкоДом»
4. Анализ и оценка финансовых результатов.
5. Анализ и оценка эффективности использования трудовых ресурсов.
6. Анализ финансовых результатов и оценка рентабельности
7. Аудит организации бухгалтерского учета. Анализ и оценка учетной политики предприятия.
8. В3: Оценка аудиторского риска
9. Вещественные доказательства. Понятие, значение и оценка вещественных доказательств. Виды вещественных доказательств.
10. Виды и методы электрических измерений
11. Визуальная оценка при медицинском осмотре
12. ВОПРОС 14. СЭД: определение, основные типы программ. Оценка функциональности систем ЭДО.