СКАЧАТЬ:  1377517198_lr-2.zip [66,1 Kb] (cкачиваний: 35)  

Тепловой контроль материалов и конструкций

Лабораторной работе № 2

Цель работы: Изучить устройство и работу пирометра С - 300, определить температуру образцов из различных материалов и изменение температуры поверхности отопительной сети.

Применяемые приборы, инструменты, приспособления: пирометр С - 300, печь муфельная, образцы (4 шт.), щипцы, асбестовая ткань, рулетка, мел.

1 Общие положения

В тепловых методах не разрушающего контроля в качестве пробной энергии используется тепловая энергия, распространяющаяся в объекте контроля. Температурное поле поверхности объекта является источником информации об особенностях процесса теплопередачи, которые, в свою очередь, зависят от наличия внутренних или наружных дефектов. Под дефектом при этом понимается наличие скрытых раковин, полостей, трещин, непроваров, инородных включений и т.д., всевозможных отклонений физических свойств объекта от нормы, наличие мест локального перегрева (охлаждения) и т.п.

Основной характеристикой температурного поля, являющейся индикатором дефектности, служит величина локального температурного перепада. Координаты места перепада, его рельеф или, иными словами, топология температурного поля и его величина в градусах являются функцией большого количества факторов. Эти факторы можно разделить на внутренние и внешние. Внутренние факторы определяются теплофизическими свойствами контролируемого объекта и дефекта, а также их геометрическими параметрами. Эти же факторы определяют временные параметры процесса теплопередачи, в основном, процесса развития температурного перепада. Внешними факторами являются характеристики процесса теплообмена на поверхности объекта контроля (чаще всего величина коэффициента конвективной теплоотдачи), мощность источника нагрева и скорость его перемещения вдоль объекта контроля.

Классификация ТНК приведена в ГОСТ 23483 - 79. Основным информационным параметром при ТНК является локальная разность температур между дефектной Т_а и бездефектной Т_в областями объекта ΔТ=Т_а - Т_в . Знак перепада зависит от соотношения теплофизических свойств дефекта и изделия и исследуемой поверхности. При нагреве изделий, содержащих дефекты, плохо проводящие тепло (типа газовых включений), перепад положителен для поверхности, подвергнутой нагреву (т.е. место дефекта характеризуется локальным повышением температуры), и отрицателен для противоположной стороны. В случае дефекта, проводящего тепло лучше основного изделия (металлические вкрапления), знак перепада изменяется на обратный.

Бесконтактные методы теплового контроля основаны на использовании инфракрасного излучения, испускаемого всеми нагретыми телами. Инфракрасное излучение занимает широкий диапазон длин волн от 0.76 до 1000 мкм. Спектр, мощность и пространственные характеристики этого излучения зависят от температуры тела и его излучательной способности, обусловленной, в основном, его материалом и микроструктурными характеристиками излучающей поверхности. Например, шероховатые поверхности излучают сильнее, чем зеркальные. При повышении температуры мощность излучения быстро растет, а ее максимум сдвигается в область более коротких длин волн. Спектр излучения может быть непрерывным или дискретным.

Для оценки излучательной способности реальных (серых) тел вводят понятие коэффициента излучения e (l₁Т) £ 1,0.

В таблице 1 приводятся значения e (Т) для наиболее употребительных материалов.

В некоторых задачах определение e является самостоятельной задачей ТНК (анализ теплозащиты, контроль солнечных батарей и т.д.). Но в большинстве случаев флуктуации коэффициента излучения из-за загрязненности, неоднородности структуры и т.п. являются мешающим фактором.

2 Пирометр инфракрасный С-300 «Фаворит»

2.1 Назначение

Пирометр инфракрасный С-300 предназначен для бесконтактного измерения температуры поверхностей твердых (сыпучих) тел и воды по их собственному тепловому излучению. При этом размеры исследуемой поверхности объекта определяются угловым полем зрения пирометра.

Пирометры применяются для контроля состояния объектов и технологических процессов в различных отраслях промышленности, а также при проведении научных исследований.

2.2 Условия эксплуатации

- температура окружающего воздуха, °С 0…+45

- относительная влажность, % до 90

- атмосферное давление, кПа 86…106

2.3 Технические характеристики

Диапазон измерения температуры, °С -20…+600

Предел допускаемой относительной±1,5 % + (*) свыше 100 °С

и абсолютной погрешности в ± 2 °С от -20 до +100 °С

указанных диапазонах ± 1,3 °С от 0 до 100 °С

Время установления показаний, с 2

Показатель визирования 1:140

Потребляемая мощность, Вт 0,2

Диапазон установки излучательной способности объекта 0,01…1.000

Разрешение прибора, °С 1

Спектральный диапазон, мкм 8 - 14

Габаритные размеры пирометра, мм 200×150×85

Масса пирометра, кг 0,8

* - единица младшего разряда

3 Порядок выполнения работы

3.1 Ознакомиться с устройством и работой пирометра С - 300 согласно паспорту прибора.

3.2 Включить печь и нагреть в ней 4 образца до необходимой температуры (образцы и температура нагрева указываются преподавателем или лаборантом).

3.3 Последовательно вынимать каждый образец из печи щипцами и помещать на асбестовую ткань. Измерить температуру поверхности образца в разных точках не менее 3-х раз в каждой точке. Произвести те же измерения через 10 мин. и 20 мин. Таким образом измерить температуру поверхности для всех образцов.

Результаты измерений приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Температуры поверхности образцов

Рассчитываем средние значения температур поверхности всех образцов в целом и сводим результаты в таблицу 2.

Таблица 2 - Результаты расчетов

Строим графики изменения температуры поверхности во времени для всех образцов рисунок 1.

Рисунок 1 - Графики изменения температуры поверхности во времени четырёх образцов

Рисунок 2 - Графики изменения температуры в каждой точке измерения для двух образцов.

Рисунок 3 - Схема обвязки с указанием температур различных точек участка отопительной системы лаборатории