Главная | Обратная связь

Измерение тепловых потоков

 

Количество подведенной теплоты за единицу времени – тепловой поток , (Дж/с, Вт) можно рассчитать по косвенным измерениям. Рассмотрим два подхода.

Для упрощения проведения экспериментов в лабораторных установках часто используется электрический обогрев, например, в лаб. работе № 22. Согласно закону Джоуля-Ленца, тепловой поток, выделяющийся в электронагревателе:

, Вт, (6)

где I – сила тока в электронагревателе, А;

U_эл – напряжение, подаваемое на электронагреватель, В.

Тепловой поток можно также рассчитать на основе 1-го закона термодинамики, например, в лаб. работе № 21:

, Вт, (7)

где - массовый расход потока вещества, кг/с;

С_m – средняя массовая теплоемкость вещества, Дж/(кг×К);

t₁, t₂ – температура на входе и выходе соответственно, °С.

 

По измеренным или известным величинам, входящим в правую часть уравнений (6) и (7), рассчитываются искомые тепловые потоки .

Более детально вопросы измерения теплотехнических величин приведены в /1/.

Оценка погрешности эксперимента

 

Общие сведения

 

При проведении экспериментов часто искомая величина непосредственно не измеряется. Она рассчитывается по соответствующим формулам, а величины, входящие в эти формулы, измеряются в опыте. Так, например, теплоемкость:

(1)

определяется путем измерений количества теплоты Q_эл, массового расхода теплоносителя и разности его температур Dt, а количество тепла, выделяемого в электронагревателе в единицу времени,

, Дж/с, Вт (2)

– по измеренным значениям силы тока I и напряжения в цепи электронагревателя U_эл.

Измерение величин, входящих в правую часть уравнений (1) и (2), осуществляется с некоторой погрешностью, поэтому получаемая в результате расчета интересующая нас величина теплоемкости также имеет определенную погрешность.

Источниками погрешности измерений являются погрешности приборов, несовершенство методики измерения, недостаточно строгое поддержание требуемого режима, а также отдельные ошибки, зависящие от самого экспериментатора.

Погрешности подразделяются на систематические, случайные и промахи.

Систематическими называются погрешности, остающиеся постоянными или изменяющимися по определенному закону. Сюда относят погрешности приборов и ошибки методики измерения.

Случайными называются погрешности, принимающие при повторных измерениях различные взаимно несвязанные значения.

Промахами называют грубые ошибки, допущенные в процессе измерения, существенно превышающие систематические или случайные погрешности, объясняемые объективными условиями измерения. Причинами промахов являются чаще всего ошибки наблюдателя или неисправности устройств информации.

Погрешности могут быть абсолютными в единицах измеряемой величины, относительными и приведенными.

Абсолютной погрешностью измерения D называют алгебраическую разность между значениями х, полученными при измерении, и истинными значениями Х определяемой величины, т.е. D = х - Х.

Относительной называют погрешность, выраженную в процентах или долях от значений измеряемой величины: .

Приведенной называю погрешность , выраженную в процентах от какого-либо нормирующего значения , чаще всего от диапазона измерения, определяемого рабочей частью шкалы прибора:

.

Качество измерительного прибора оценивается классом точности. Чаще всего класс точности принимается равным допустимой приведенной погрешности.