Tìm hiểu cấu tạo một số nhiệt kế đo nhiệt độ, tìm hiểu cấu tạo một số dụng cụ và phương pháp đo ẩm môi trường là những nội dung chính trong bài 1 Bài thực tập đo lường nhiệt, ẩm độ thuộc bài báo cáo thực hành môn Dụng cụ đo và kiểm soát quá trình. Mời các bạn cùng tham khảo để nắm bắt nội dung chi tiết.
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NƠNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BỘ MƠN CƠNG NGHỆ HĨA HỌC Báo cáo thực hành mơn: DỤNG CỤ ĐO VÀ KIỂM SỐT Q TRÌNH Giáo viên hướng dẫn: Lê Văn Bạn Sinh viên: Nguyễn Thị Diễm Sương Lớp: DH13HH Mssv: 13139145 Dụng cụ đo kiểm sốt q trình Bài 1: BÀI THỰC TẬP ĐO LƯỜNG NHIỆT ẨM ĐỘ I. TÌM HIỂU CẤU TẠO MỘT SỐ NHIỆT KẾ ĐO NHIỆT ĐỘ: 1. Nhiệt kế: Nhiệt kế là thiết bị dùng để đo nhiệt độ 1.1 Lịch sử phát triển: Nhiều nhà phát minh đã ghi cơng vào việc sáng tạo ra nhiệt kế như Avicenna, Cornelius Drebbel, Robert Fludd, Galileo Galilei hay Santorio Santorio. Nhiệt kế khơng phải là kết quả của một phát minh duy nhất, mà nó phải trải qua q trình phát triển Vào thế kỉ 11, Philo và Hero of Alexandria biết một ngun tắc là đối với một số chất, đặc biệt là khơng khí, sẽ co và dãn khi thay đổi nhiệt độ. Ngun lý này được dùng để chỉ thị nhiệt độ khơng khí với một ống và mực nước bên trong được điều khiển bởi sự co và dãn của khơng khí Một bản vẽ rõ ràng đầu tiên của nhiệt kế được xuất bản vào năm 1617 là của Giuseppe Biancani. Trong bản vẽ này có thang đo và sau đó cấu tạo thành nhiệt kế bởi Robert Fludd vào năm 1638. Đây là một ống thẳng đứng với một bầu đặt ở phía trên và phía dưới nhúng vào nước. Mực nước bên trong ống được điều khiển bởi sự co giãn khơng khí, vì vậy chúng ta còn gọi nó là nhiệt kế khơng khí Các dụng cụ trên mắc phải một nhược điểm là nó đồng thời cũng là một áp kế, nghĩa là nó nhạy cảm với sự thay đổi áp suất khơng khí. Vào khoảng năm 1654, Ferdinando II de' Medici, đại cơng tước của Tuscany đã chế tạo nhiệt kế theo kiểu hiện đại bằng cách hàn kín phần ống với bầu chứa chất lỏng, do đó khơng bị ảnh hưởng bởi áp suất khơng khí và chỉ phụ thuộc vào sự giãn nở của chất lỏng Vào năm 1665, Christiaan Huygens đề nghị dùng điểm nóng chảy và điểm sơi của nước làm chuẩn, và vào năm 1694 Carlo Renaldini đưa ra đề nghị dùng nó như các điểm cố định trên tất cả các thang đo Vào năm 1701, Isaac Newton đưa ra một thang đo có 12 độ giữa điểm nóng chảy của nước và nhiệt độ cơ thể. Cuối cùng vào năm 1724, Daniel Gabriel Fahrenheit tạo ra một thang nhiệt độ mà hiện nay (với một số thay đổi nhỏ) là thang Fahrenheit 1742, Anders Celsius đề nghị thang đo với 0 ở điểm nóng chảy của nước đá, và 100 ở điểm sơi của nước và hiện nay gọi là thang Celsius với thang đo đặt ngược lại. Vào năm 1866, Thomas Clifford Allbutt phát minh ra nhiệt kế y tế có thể đưa ra nhiệt độ cơ thể chỉ sau 5 phút thay vì 20 phút như trước đó Dụng cụ đo kiểm sốt q trình 1.2 Nhiệt kế dãn nở chất lỏng: Nhiệt kế dãn nở chất lỏng hoạt động dựa trên sự dãn nở của các chất lỏng, chất lỏng thường dùng là thủy ngân, rượu màu, rượu etylic… Một nhiệt kế có hai thành phần quan trọng: phần cảm nhận nhiệt độ (thủy ngân, rượu…) và phần hiển thị kết quả (thang chia vạch trên nhiệt kế) Ngun lý làm việc: Khi nhiệt độ mơi trường thay đổi thể tích chất lỏng trong bầu cảm ứng cũng thay đổi, đẩy chất lỏng dâng lên hoặc hạ xuống trong ống vi quản. Căn cứ vào mực trên của cột chất lỏng trong ống vi quản ta có thể xác định được nhiệt độ tại tới điểm đó nhờ thang chia độ. 1.2.1 Nhiệt kế rượu: Cấu tạo: + Vỏ bảo vệ: Làm bằng thủy tinh + Bầu cảm ứng: Là bộ phận cảm ứng với nhiệt độ của mơi trường, có chứa chất lỏng là rượu hoặc thủy ngân (còn gọi là chất cảm ứng) + Ống vi quản: Bộ phận thể hiện sự thay đổi của chất cảm ứng. Ống vi quản là ống thủy tinh rỗng, một đầu bịt kín, đầu kia hở thơng với bầu cảm ứng + Thang chia độ: Chia thành các vạch, để đánh dấu mức độ thay đổi của chất cảm ứng, thường chia theo hệ bách phân, vạch cao nhất là nhiệt độ khi nước ngun chất bắt đâu sơi, vạch thấp nhất là nhiệt độ khi nước ngun chất bắt đầu đóng bang Hình 1: Cấu tạo nhiệt kế dãn nở chất lỏng Dụng cụ đo kiểm sốt q trình Hình 2. Nhiệt kế rượu Cơng dụng: + Vì giới hạn đo của nhiệt kế rươu 20ᴼC 50ᴼ nên thường được dùng để đo nhiệt độ khí quyển, nhiệt độ nước… + Rượu là loại chịu lạnh giỏi, phải đến nhiệt độ 177ᴼC nó mới đơng đặc thành thể rắn. Ở những vùng giá rét, mùa đơng có khi nhiệt độ xuống tới âm 4000ᴼC, người ta thường phải dùng nhiệt kế rượu Cách sử dụng: + Chuẩn nhiệt kế bằng nước sơi (100ᴼC) và nước đá (0ᴼC). Nếu nhiệt kế cho kết quả khơng đúng thì ta đo và chia nhiệt độ tương ứng với 2 nhiệt độ trên + Nếu đo nhiệt độ chất lỏng, trước khi đo dùng đũa khuấy đều chất lỏng. Nếu đơ nhiệt độ khơng khí để nhiệt kế ở trong mơi trường khơng khí + Đo nhiệt độc hất lỏng thì treo nhiệt kế vào giá + Chú ý, để phần bầu thủy ngân của nhiệt kế ngập trong lòng chất lỏng, ở khoảng giữa là tốt nhất. Tuyệt đối khơng để bầu thủy ngân vừa chạm chất lỏng cũng như chạm đáy cốc + Quan sát độ tăng cột thủy ngân, đọc nhiệt độ. Cần chú ý tầm mắt khi đọc nhiệt độ 1.2.2. Nhiệt kế thủy ngân: Cấu tạo: giống như nhiệt kế rượu chỉ khác phần cảm biến nhiệt độ là thủy ngân Cơng dụng: + Do nhiệt kế thủy ngân có giới hạn chịu nhiệt là 30ᴼC 130ᴼC nên thường được dùng để đo nhiệt độ trong phòng thí nghiệm. và nhiệt độ cao Phân loại: Dụng cụ đo kiểm sốt q trình Hình 3. Nhiệt kế thủy ngân 1.3 Nhiệt kế dãn nở chất rắn: Ngun lý hoạt động: Đo nhiệt bằng ngun tắc biến dạng lưỡng kim: Dựa vào tính chất giãn nở vì nhiệt của kim loại l=l0 (1 + αt) (với: l0 chiều dài vật ở 00C; α: hệ số giãn nở vì nhiệt) + Thiết kế nhiệt kế lò xo xoắn với 2 thanh kim loại có hệ số giãn nở vì nhiệt khác nhau khi nhiệt độ thay đổi, lưỡng kim sẽ biến dạng Nhiệt kế dây lò xo: Cấu tạo: Dụng cụ đo kiểm sốt q trình Hình 4: Nhiệt kế dây lò xo + Bao nhiệt làm bằng thép khơng hàn, bằng đồng thau đầu dưới bịt kín đầu trên nối với ống nhỏ đường kính khoảng 6 mm dài khoảng 300 mm, ống mao dẫn làm bằng ống thép hay đồng đường kính trong bằng 0.36 mm có độ dài đến 20 ÷ 60 m. Phía ngồi ống mao dẫn có ống kim loại mềm (dây xoắn bằng kim loại hoặc ống cao su để bảo vệ) + Loại nhiệt kế này: Đo nhiệt độ từ 50oC ÷ 550oC và áp suất làm việc tới 60kG/m2 cho số chỉ thị hoặc tự ghi có thể chuyển tín hiệu xa đến 60 m + Chính vì 2 kim loại độ giãn nở khác nhau nên khi nhiệt độ thay đổi chúng sẽ bị uốn cong về một bên (kim loại nào có độ giãn nở do sự thay đổi nhiệt thấp hơn thì uốn cong về bên đó). Lá kim loại có 1 đầu được cố định vào thành ống bảo vệ và đầu còn lại được cố định vào trục được thiết kế truyền động với kim chỉ thị của đồng hồ. Khi nhiệt độ thay đổi hai lá kim loại có độ giãn nở khác nhau làm xoay trục kimchỉ thị. Tất cả chuyển động này được tính tốn hợp lý để kim chỉ thị chỉ đến vạch nhiệt độ đo được chính xác. Với mong muốn giảm được sự ảnh hưởng hóa học và tác động rung từ mơi trường nên ngồi nên hai lá kim loại được thiết kế xoắn lại theo dạng lò xo đặt bên trong một ống bảo vệ bằng kim loại, thơng thường là thép khơng gỉ + Ưu điểm : nhỏ gọn ,dễ sử dụng + Nhược điểm :Khơng thể đặt nhiệt kế trong phạm vi chặt hẹp + Hạn chế sử dụng : Khơng gian tiếp xúc nhiệt Trong mơi trường chất lỏng Trong mơi trừng khí động Thao tác sử dụng: Kiểm tra nhiệt kế Cho nhiệt kế vào dung dịch cần đo Quan sát và đọc kết quả 1.4 Nhiệt kế dãn nở chất khí: Nhiệt áp kế: Dụng cụ đo kiểm sốt q trình Cấu tạo: Hình 5. Nhiệt áp kế Bao nhiệt làm bằng thép khơng hàn, bằng đồng thau đầu dưới bịt kín đầu trên nối với ống nhỏ đường kính khoảng 6 mm dài khoảng 300 mm, ống mao dẫn làm bằng ống thép hay đồng đường kính trong bằng 0.36 mm có độ dài đến 20 ÷ 60 m. Phía ngồi ống mao dẫn có ống kim loại mềm (dây xoắn bằng kim loại hoặc ống cao su để bảo vệ) Loại nhiệt kế này: Đo nhiệt độ từ 50oC ÷ 550oC và áp suất làm việc tới 60kG/m2 cho số chỉ thị hoặc tự ghi có thể chuyển tín hiệu xa đến 60 m, độ chính xác tương đối thấp Ưu Nhược điểm: Chịu được chấn động, cấu tạo đơn giản nhưng số chỉ bị chậm trễ tương đối lớn phải hiệu chỉnh ln, sửa chữa khó khăn Phân loại: Người ta phân loại dựa vào mơi chất sử dụng, thường có 3 loại: 1 Loại chất lỏng: dựa vào mới liên hệ giữa áp suất p và nhiệt độ t p po = αx( t to ) p, po ,t , to là áp suất và nhiệt độ chất lỏng tương ứng nhau. Chỉ số 0 ứng với lúc ở điều kiện khơng đo đạc, α: hệ số giản nỡ thể tích ξ: Hệ số nén ép của chất lỏng Chất lỏng thường dùng là thủy ngân có α = 18 .105. oC1, ξ = 0,4 .105cm²/kG Vậy đối với thủy ngân t to = 1 oC thì p po = 45kG/ cm2 Dụng cụ đo kiểm sốt q trình Khi sử dụng phải cắm ngập bao nhiệt trong mơi chất cần đo: sai số khi sử dụng khác sai số khi chia độ (ứng điều kiện chia độ là nhiệt độ mơi trường 20 oC) 2 Loại chất khí: Thường dùng các khí trơ: N2, He Quan hệ giữa áp suất và nhiệt độ xem như khí lý tưởng α = 0.0365 oC1 3 Loại dùng hơi bão hòa: Ví dụ: Axêtơn (C2H4Cl2) Cloruătilen, cloruamêtilen số chỉ của nhiệt kế khơng chịu ảnh hưởng của mơi trường xung quanh, thước chia độ khơng đều (phía nhiệt độ thấp vạch chia sát hơn còn phía nhiệt độ cao vạch chia thưa dần), bao nhiệt nhỏ : Nếu đo nhiệt độ thấp có sai số lớn người ta có thể nạp thêm một chất lỏng có điểm sơi cao hơn trong ống dẫn để truyền áp suất Hình 6. Nhiệt áp kế Chú ý sử dụng: Khơng được ngắt riêng lẻ các bộ phận, tránh va đập mạnh Khơng được làm cong ống mao dẫn đường kính chỗ cong > 20 mm 6 tháng phải kiểm định một lần Đối với các nhiệt kế kiểu áp kế sử dụng mơi chất là chất lỏng chú ý vị trí đồng hồ sơ cấp và thứ cấp nhằm tránh gây sai số do cột áp của chất lỏng gây ra Dụng cụ đo kiểm sốt q trình Loại này ta hạn chế độ dài của ống mao dẫn R = 591.39ῼ ... BƯỚC 3: Khởi động máy : ON SELECT Chọn mã sản phẩm MEASURE Rót mẫu vào Kết quả Kết quả đo: Lần 1 Lần 2 Lần 3 Trung bình lúa 11 .4 11 .6 11 .4 11 .5 Gạo 11 .9 11 .8 11 .7 11 .8 Độ ẩm của gạo cao hơn của lúa. Máy RICETER ( MÁY ĐO ĐỘ ẨM LÚA GẠO ) :.. .Dụng cụ đo kiểm sốt q trình Bài 1: BÀI THỰC TẬP ĐO LƯỜNG NHIỆT ẨM ĐỘ I. TÌM HIỂU CẤU TẠO MỘT SỐ NHIỆT KẾ ĐO NHIỆT ĐỘ: 1. Nhiệt kế: Nhiệt kế là thiết bị dùng để đo nhiệt độ 1. 1 Lịch sử phát triển:... Lần 1 Lần 2 Lần 3 Trung bình lúa 11 .4 11 .4 11 .5 11 .4 Gạo 12 .3 12 .4 12 .1 12.2 Độ ẩm của gạo cao hơn của lúa do gạo đã mất đi lớp vỏ nên dễ dàng hút ẩm hơn. ở gạo lần đo thứ 3 thấp hơn lần đo thứ 3 có thể do thao tác sai trong q trình đong