đào ngọc-15139230

BỘ GIÁO DỤC VÀĐÀO TẠO TRƯỜNGĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH BỘ MƠN CƠNG NGHỆ HĨA HỌC DỤNG CỤ ĐO VÀ KIỂM SỐT Q TRÌNH GVHD: ThS Lê Văn Bạn Sinh viên: Đào Ngọc MSSV : 15139230 Lớp : DH15HT TPHCM, tháng 12/2017 MỤC LỤC 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 RƯỢU: 1.1Cấu tạo: gồm thành phần quan trọng - Phần cảm nhận nhiệt độ: bầu đựng rượu, có tác dụng nhận nhiệt từ mơi trường cần đo, tác động nguyên lý dãn nở vật chất( cụ thể rượu), tùy - mức nhiệt độ mà dãn nở rượu khác nhau, theo đo nhiệt độ mơi trường Ống mao dẫn: cột dẫn rượu dãn nở tiếp xúc với mơi trường từ đo nhiệt - độ mội trường Phần hiển thị kết vạch số, dựa theo nguyên tắc dãn nỡ rượu mà độ cao ống mao dẫn người ta vạch mức nhiệt độ tương ứng 1.2 Công dụng: - Vì giới hạn đo nhiệt kế rươu -20ᴼC - 50ᴼ nên thường dùng để đo nhiệt độ khí quyển, nhiệt độ nước… - Rượu loại chịu lạnh giỏi, phải đến nhiệt độ -177ᴼC đông đặc thành thể rắn Ở vùng giá rét, mùa đơng có nhiệt độ xuống tới âm 40ᴼC, người ta thường phải dùng nhiệt kế rượu 1.3 Cách sử dụng: - Chuẩn nhiệt kế nước sôi (100ᴼC) nước đá (0ᴼC) Nếu nhiệt kế cho kết khơng ta đo chia nhiệt độ tương ứng với nhiệt độ - Nếu đo nhiệt độ chất lỏng, trước đo dùng đũa khuấy chất lỏng Nếu đo nhiệt độ khơng khí để nhiệt kế mơi trường khơng khí - Đo nhiệt độ chất lỏng treo nhiệt kế vào giá - Chú ý, để phần bầu thủy ngân nhiệt kế ngập lòng chất lỏng, khoảng tốt Tuyệt đối không để bầu thủy ngân vừa chạm chất lỏng chạm đáy cốc - Quan sát độ tăng cột thủy ngân, đọc nhiệt độ Cần ý tầm mắt đọc nhiệt độ NHIỆT KẾ THỦY NGÂN 2.1 Phân loại: tùy thuộc mục đích đo nhiệt độ mà có loại : - Nhiệt kế dùng y tế, đo thân nhiệt , có khoảng đo 35 -> 42 - Nhiệt kế dùng cơng nghiệp, có khoảng đo rộng từ -38 -> 356 2.2Cấu tạo: gồm phần tương tự nhiệt kế rượu - Nhưng thay đổi chất lỏng bầu thủy ngân, có nhiệt độ sơi cao hơn, đo nhiều trường hợp 2.3 Cơng dụng: Do nhiệt kế thủy ngân có giới hạn chịu nhiệt -30ᴼC - 130ᴼC nên thường dùng để đo nhiệt độ phịng thí nghiệm nhiệt độ cao 3.NHIỆT KẾ DÂY LO XO 3.1 Cấu tạo: Hình 4: Nhiệt kế dây lị xo + Bao nhiệt làm thép không hàn, đồng thau đầu bịt kín đầu nối với ống nhỏ đường kính khoảng mm dài khoảng 300 mm, ống mao dẫn làm ống thép hay đồng đường kính 0.36 mm có độ dài đến 20 ÷ 60 m Phía ngồi ống mao dẫn có ống kim loại mềm (dây xoắn kim loại ống cao su để bảo vệ) + Loại nhiệt kế này: Đo nhiệt độ từ -50oC ÷ 550oC áp suất làm việc tới 60kG/m2 cho số thị tự ghi chuyển tín hiệu xa đến 60 m + Chính kim loại độ giãn nở khác nên nhiệt độ thay đổi chúng bị uốn cong bên (kim loại có độ giãn nở thay đổi nhiệt thấp uốn cong bên đó) Lá kim loại có đầu cố định vào thành ống bảo vệ đầu lại cố định vào trục thiết kế truyền động với kim thị đồng hồ Khi nhiệt độ thay đổi hai kim loại có độ giãn nở khác làm xoay trục kim thị Tất chuyển động tính tốn hợp lý để kim thị đến vạch nhiệt độ đo xác Với mong muốn giảm ảnh hưởng hóa học tác động rung từ mơi trường nên ngồi nên hai kim loại thiết kế xoắn lại theo dạng lò xo đặt bên ống bảo vệ kim loại, thông thường thép không gỉ + Ưu điểm : nhỏ gọn ,dễ sử dụng + Nhược điểm :Không thể đặt nhiệt kế phạm vi chặt hẹp + Hạn chế sử dụng : • • • Không gian tiếp xúc nhiệt Trong môi trường chất lỏng Trong mơi trừng khí động 3.2 Thao tác sử dụng: • Kiểm tra nhiệt kế • Cho nhiệt kế vào dung dịch cần đo • Quan sát đọc kết 4.NHIỆT ÁP KẾ 4.1 Cấu tạo - Bao nhiệt làm thép không hàn, đồng thau đầu bịt kín đầu nối với ống nhỏ đường kính khoảng mm dài khoảng 300 mm, ống mao dẫn làm ống Hình Nhiệt áp kế thép hay đồng đường kính 0.36 mm có độ dài đến 20 ÷ 60 m Phía ngồi ống mao dẫn có ống kim loại mềm (dây xoắn kim loại ống cao su để bảo vệ) - Loại nhiệt kế này: Đo nhiệt độ từ -50oC - 550oC áp suất làm việc tới 60kG/m2 cho số thị tự ghi chuyển tín hiệu xa đến 60 m, độ xác tương đối thấp - Ưu - Nhược điểm: Chịu chấn động, cấu tạo đơn giản số bị chậm trễ tương đối lớn phải hiệu chỉnh ln, sửa chữa khó khăn 4.2 Phân loại: Người ta phân loại dựa vào mơi chất sử dụng, thường có loại: - Loại chất lỏng: dựa vào liên hệ áp suất p nhiệt độ t Loại chất khí: Thường dùng khí trơ: N2, He Loại dùng bão hịa: Hình Nhiệt áp kế 4.3 Chú ý sử dụng: - Không ngắt riêng lẻ phận, tránh va đập mạnh - Không làm cong ống mao dẫn đường kính chỗ cong > 20 mm - tháng phải kiểm định lần - Đối với nhiệt kế kiểu áp kế sử dụng môi chất chất lỏng ý vị trí đồng hồ sơ cấp thứ cấp nhằm tránh gây sai số cột áp chất lỏng gây - Loại ta hạn chế độ dài ống mao dẫn < 25 m môi chất khác thủy ngân, cịn mơi chất Hg < 10 m NHIỆT KẾ ĐIỆN TỬ - 5.1 Phân loại: Nhiệt kế bán dẫn Nhiệt kế điện trở Nhiệt kế điện 5.2 Cấu tạo: khác nhiệt kế giãn nở phần cảm nhận nhiệt độ có thêm phận chuyển đổi tín hiệu, hiển thị thành số hình - Nhiệt kế điện: Dụng cụ đo nhiệt điện sử dụng đặc tính điện từ phụ thuộc nhiệt độ hiệu ứng nhiệt điện mạch có hai nhiều kim loại, thay đổi điện trở kim loại theo nhiệt độ - Nhiệt kế điện trở: nhiệt kế đo nhiệt độ dựa hiệu ứng biến thiên điện trở chất bán dẫn, bán kim kim loại nhiệt độ thay đổi; đặc tính loại có độ xác cao, số ổn định, tự ghi truyền kết xa - Nhiệt kế bán dẫn: Dùng cảm biến nhiệt linh kiện bán dẫn nhóm Điốt Zener,biến đổi tín hiệu tương tự sang số (ADC) số liệu Cấu tạo nhiệt kế điện trở 5.3 Công dụng: - Tương tự loại dùng để đo nhiệt độ thể người (hoặc vật nuôi) Trong cơng nghiệp: đo nhiệt độ lị hơi, sản phẩm, khơng khí… Có độ xác cao nhiệt kế giãn nở 6.NHIỆT KẾ HỒNG NGOẠI: - 6.1 Cấu tạo: Bộ phận phát sóng điện từ, kính hồng ngoại: tiếp nhận tia tới từ vật thể, phận quy đổi tín hiệu điện, phận chuyển đổi tín hiệu điện thành giá trị để xuất hình hiển thị kết quả, tay cầm nút lệnh 10 - Nguyên lý máy đo dựa điện dung lớp hạt ẩm nằm hai cực Ở giá trị ẩm độ khác lớp hạt có điện dung khác nhau, máy đo thay đổi điện dung chuyển đổi ẩm độ hiển thị hình Lưu ý: loại vật liệu có mã sản phẩm đo riêng biệt để máy đo quy định nhà sản xuất IV.ĐO ẨM ĐỘ LÚA-GẠO: Tìm hiểu cấu tạo máy đo ẩm độ lúa gạo theo nguyên tắc đo điện trở KETT: buồng chứa cực dẫn điện, thìa chứa vật liệu ( lúa/ gạo ), tay vặn để nghiền ép vật liệu cực dẫn điện, hình hiển thị số kết đo nút cơng cụ Tìm hiểu cấu tạo máy đo ẩm độ lúa gạo theo nguyên tắc đo điện dung KETT: buồng hình trụ, có trụ điện cực kim loại, hình hiển thị kết đo nút lệnh, tay cầm 3.Đo ẩm độ lúa, so sánh, nhận xét kết quả: Ẩm độ lúa đo theo nguyên tắc đo điện trở KETT Lúa Lần 11.2 Lần 11 Lần 11.5 Ẩm độ lúa đo theo nguyên tắc đo điện dung KETT 18 Trung bình 11.2 Lần 11.5 Lúa Lần 11.3 Lần 11.7 Trung bình 11.5 Nhận xét: kết hai máy cho ẩm độ gần Bài 2: BÀI THỰC TẬP ĐO LƯU LƯỢNG VÀ ÁP SUẤT Phần 1: ĐO ÁP SUẤT I.TÌM HIỂU CẤU TẠO MỘT SỐ ÁP KẾ ĐO ÁP SUẤT 1.Các khái niệm định nghĩa áp suất  Các khái niệm áp suất Khi chất lỏng, chất khí (gọi chung lưu chất) vào bình chứa gây nên áp lực tác dụng lên thành bình Áp suất đại lượng có giá trị lực tác dụng vng góc lên đơn vị diện tích thành bình: Trong • • P= F – lực tác dụng (N) S – diện tích bề mặt chịu lực (m2)  Đo áp suất thấp: o Dụng cụ đo (vi áp kế):  Vi áp kế chũ U  Vi áp kế điện o Đơn vị đo  mmH2O  mmHg  Pa  Đo áp suất cao: o Dụng cụ đo:  Áp kế  Bourdon  Áp kế điện 19 o    Đơn vị đo: Mpa Kg/cm2 Psi  Các định nghĩa áp suất: - Áp suất tĩnh: áp suất đồng tất hướng, áp suất lòng chất lỏng gây chất lỏng đứng yên Áp lực bề mặt vng góc với - hướng dịng chảy Áp suất động: áp suất tác động dòng chất lỏng chuyển động Tác - động lên hướng song song với dịng chảy Áp suất khí trời: áp suất khí áp suất khí Trái Đất tác dụng lên vật bên lên bề mặt Trái Đất, hay đơn giản sức nặng lượng khơng khí đè lên bề mặt vật Trái Đất Càng lên - cao, áp suất khí tác dụng vào vật giảm Áp suất dư: áp suất tương đối, gọi áp suất dư áp suất gây trọng lượng cột chất lỏng Ngoài áp suất tương đối hiệu áp suất tuyệt đối áp suất khí Nếu áp suất tuyệt đối nhỏ áp suất khí - ta áp suất chân khơng Áp suất chân khơng: áp suất dư có giá trị âm Có thể gọi áp suất chân khơng áp suất thiếu độ hụt áp suất (so với áp suất khí lân cận xung quanh) Áp st chân khơng thường xảy dịng có áp hay tượng tách dòng sau bậc nước hay đập tràn có bậc thẳng đứng, dòng chảy bị ép sau đập tràn thành mỏng hay ống hút máy bơm li - tâm… Áp lực chân không Áp suất tuyệt đối: áp suất tuyệt đối tiêu chuẩn chân khơng hồn hảo, áp suất tương đối cộng với áp suất khí - Áp suất tương đối: áp suất tương đối tiêu chuẩn áp suất khơng khí mơi trường xung quanh, đó, áp suất tuyệt đối trừ áp suất khí 20 Quan hệ loại áp suất biểu diễn hình sau : 21 Áp suất Áp suất tương đối Áp suất tuyệt đối Áp suất dư Áp suất khí trời Áp suất chân khơng Chân khơng tuyệt đối 2.Các dụng cụ đo áp suất Đo áp suất thấp 2.1Vi áp kế theo phương pháp thủy tĩnh a-Cấu tạo: thiết kế đơn giản có dạng ống ( hình chữ U chữ V nghiêng…) có chia vạch đo bề mặt ngồi ống, có chứa chất lỏng làm việc.Chất lỏng sử dụng dụng cụ đo áp suất loại thường nước , dầu đỏ, thủy tinh hợp lý Để giảm thiểu đóng băng bay người ta sử dụng dầu dung dịch chống đông Thủy ngân dùng áp kế đặt nơi xa, với ngân Trong nước chất lỏng tốt chất để đo áp suất khí với chiều dài ống thủy màu người sử dụng dễ quan sát Phương trình đặc tính tĩnh vi áp kế : H1= Trong đó: H1 mực chất lỏng áp suất cần đo, F: tiết diện nhánh ống chất lỏng ( khí) cần đo áp suất cho vào, f: tiết diện nhánh ống lại, : trọng 22 lượng chất lỏng khí vào, trọng lượng chất lỏng làm việc bên vi áp kế, P1 áp suất chất cần đo, P2 áp suất nhánh lại ( áp suất tuyệt đối) b-Công dụng: đo áp suất tĩnh < 25Mpa, thay đổi tiết diện ống thay đổi phạm vi đo Cấp c hính xác cao ( 1; 1.5), chứa chất lỏng độc hại mà thay đổi áp suất đột ngột ảnh hưởng đến đối tượng đo mơi trường Vi áp kế chữ U ( U tube manometer ) 23 Mơ hình vi áp kế nghiêng Vi áp kế nghiêng hoạt động giống vi áp kế chữ U Ưu điểm dạng có độ xác cao ống làm thước đo áp suất đặt nghiêng nên độ phân giải thước đo lớn Hình vi áp kế kiểu nghiêng Vi áp kế giếng 24 2.2Vi áp kế theo nguyên tắc điện tử a-Cấu tạo: loại áp kế dựa thay đổi tính chất điện vật liệu tác dụng áp suất Ví dụ: áp kế điện trở ( thay đổi theo điện trở ), áp kế điện ( thay đổi theo điện áp ) …Nên có cấu tạo gồm phận chính: đầu phát nhận tín hiệu ( kim loại nhỏ đầu thiết bị ) có nhiệm vụ cảm nhận thay đổi điện trở hay điện áp dòng lưu chất bên ống, hệ thống cảm biến ghi nhận chuyển hóa tín hiệu thành tín hiệu điện, hệ thống chuyển đổi tín hiệu điện thành kết xuất hình , hình hiển thị phím chức b-Cơng dụng: y tế: đo huyết áp( huyết áp kế ), công nghiệp: đo áp suất dòng lưu chất bên đường ống mà khơng cần phải tác động đến dịng chảy 1.1 25 2.3Cấu tạo PITOT đo áp suất a-Cấu tạo: gồm ống ghép lại, ống đo áp suất có lỗ đặt trực giao với dịng chảy, ống ngồi bao lấy ống đo áp suất có khoan lỗ để đo áp suất tĩnh Cấu tạo bên ống pitot b-Cơng dụng: đo áp suất dịng chảy dựa vào động dịng chảy dùng để tính vận tốc dòng chất lưu, dùng để xác định vận tốc khơng khí máy bay, vận tốc nước tàu thủy, vận tốc dòng chất lỏng, dòng khí thiết bị cơng nghiệp Ống Pito dùng để đo vận tốc dòng chảy cục điểm định dịng khơng đo vận tốc dịng chảy trung bình đường ống 26 Đo áp suất cao 2.4 Áp kế BOURDON Áp kế BOURDON - Cấu tạo:Ống làm đồng thau kim loại nhẹ Được cấu tạo gồm: Ống Bourdon, nối điều chỉnh Ống Bourdon có tiết diện ngang dẹt, tròn hay elip Khi áp suất tăng ống Bourdon có chiều hướng - duỗi cuộn lại áp suất giảm Nguyên lí hoạt động: Khi ống Bourdon chịu áp suất tăng, có chiều hướng duỗi ra, áp suất tác động lên ống giảm cuộn lại chuyển động chyền tới thị đồng hồ qua nối, dung dẻ quạt bánh Ống Bourdon có nhược điểm chịu ảnh hưởng nhiệt độ, thiết bị hoạt động tốt nhiệt độ