Název a adresa školy: Střední odborné učiliště stavební, Opava, příspěvková organizace, Boženy Němcové 22/2309, 746 01 Opava Název operačního programu: OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost, oblast podpory 1.5 Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.5.00/34.0713 Název projektu: Zvyšování klíčových aktivit Předmět, ročník: Elektrická měření, 2. ročník Název sady vzdělávacích materiálů: Metody elektrického měření Sada číslo: ICT-72B Pořadové číslo vzdělávacího materiálu: 19 Označení vzdělávacího materiálu: VY_32_INOVACE_ICT-72B-19 Téma vzdělávacího materiálu: Měření tepla a tepelných ztrát Druh učebního materiálu: Digitální učební materiál, prezentace Autor: Ing. Karel Stacha Anotace: DUM popisuje základní metody a postupy měření teploty; potřebná zařízení - interaktivní pracoviště, kalkulačka, měřicí přístroje, termokamera Metodické poznámky: Materiál je vhodný pro učební obory technické Vytvořeno: 4. 11. 2013 Ověření ve výuce: 6. 11. 2013

Teplo, měření tepla Teplo, teplota Teplo je druh energie, má tedy stejnou jednotku jako mechanická práce a elektrická energie, tj. joule [J]. Měřítkem tepelného stavu tělesa je teplota, udává potenciál tepelné energie. Jednotkou teploty je kelvin (°K) nebo °C. Převod mezi jednotkami: V anglicky mluvících zemích se dodnes používá teplotní stupnice Fahrenheita: Šíření tepla Teplo se šíří z teplejšího prostředí do chladnějšího prostředí: - vedením (kondukcí) - prouděním (konvekcí) a - sáláním (radiací). Zpravidla se šíří všemi těmito způsoby současně, ale některý z nich může převládat.

Teplo,měření tepla Šíření tepla Vedení tepla se vyskytuje u pevných látek (hovoříme o tzv. prostupu). Proudění tepla nastane, jestliže prostředím, které teplo přenáší, je plyn nebo kapalina a prostředím, které teplo přivádí, je tuhé těleso nebo naopak. Teplo se přitom přenáší prostřednictvím pohybujících se částic plynu nebo kapalin. Sálání tepla - těleso, jehož teplota je vyšší než 0°K, vyzařuje všemi směry i tepelné paprsky, tj. infračervené záření a tepelné záření. Elektrické zdroje tepla Elektrické teplo vzniká přeměnou z elektrické energie a využívá se k elektrickému ohřevu. Známe tyto druhy ohřevu: odporový ohřev, obloukový ohřev, (jiskrový) indukční ohřev, dielektrický ohřev, infračervený ohřev.

Teplo, měření tepla Odporový ohřev Odporový ohřev využívá přeměny elektrické energie na elektrické teplo při průchodu proudu odporem součástky. Elektrický příkon se přitom mění v teplo. Na materiály používané pro výrobu topných rezistorů klademe tyto požadavky: - velká rezistivita, - malý teplotní součinitel odporu, - vysoký bod tání, - odolnost proti oxidaci, dobrá zpracovatelnost. Pozn. : Odporem může být rovněž tekutý elektrolyt. Kelímková pec

Teplo, měření tepla Obloukový ohřev Oblouk napájíme střídavým nebo stejnosměrným proudem. Proud přitom prochází plyny, které jsou za normálních podmínek elektricky nevodivé. Teprve po ionizaci prostředí ionizačním zářením (např. silným elektrickým polem nebo vlivem vysoké teploty) se stanou elektricky vodivými. Teplota dosahuje hodnoty okolo 6000 K. Plyny při takové teplotě jsou velmi vodivé nazýváme je plazma. Atmosféra oblouku může být oxidační nebo redukční. Oblouková pec s přímo působícím obloukem: elektrody vsázka nístěj (vodivá, izolační) víko pece

Teplo, měření tepla Indukční ohřev Pece založené na ohřevu indukovanými proudy rozlišujeme podle použitého kmitočtu. Mohou být: nízkofrekvenční ‐ napájecí napětí má kmitočet 50 Hz. Pec má železné jádro. V podstatě je to transformátor se závitem nakrátko. Pece se železným jádrem se používají především pro tavení neželezných kovů (s licí teplotou nižší než 1450°C), ale i pro tavení litiny a oceli. středofrekvenční ‐ kmitočet je 500 Hz až 3 000 Hz, pec je bez železného jádra, kelímková. Vsázkou jsou kovy, železné i neželezné. vysokofrekvenční ‐ kmitočet je až 500 kHz. Používají se pro povrchové kalení. Indukční pec 1.Vsázka, jako sekundár t.- závit nakrátko 2. Primár trafa 3. Železné jádro

Teplo, měření tepla Dielektrický ohřev Izolační látky jsou vloženy do elektrického vysokofrekvenčního pole. Rychlým přepolarizováním částic ohřívané látky vznikají tzv. dielektrické ztráty, které se mění v teplo. Velikost ztrát závisí na intenzitě elektrického pole (spádu napětí), na kmitočtu, na permitivitě ohřívané látky a na ztrátovém úhlu dielektrika. Používaný kmitočet je 1MHz až 100 MHz, spád napětí je 500 V až 1500 V na 1cm tloušťky dielektrika. Ohřev se používá k vytvrzování termosetů, sušení, předehřev před lisováním. Švové svařování fólií G - vysokofrekvenční zdroj napětí

Teplo,měření tepla Domácí využití elektrotepelných spotřebičů Pro vytápění: akumulační kotle, přímotopná tělesa, s přirozenou cirkulací, s nucenou cirkulací ventilátorem podlahové topení infrazářiče pro ohřev teplé užitkové vody (TUV) akumulační bojlery, zásobníky, průtokové ohříváky. Drobné spotřebiče: žehlička, kulma, fén elektrický sporák pračka, myčka mikrovlnná trouba Připojení trojfázového kotle s hlídáním teploty bimetalem T a nízké sazby stykačem KM1 a ČS.

Teplo,měření tepla Měření teploty Je založeno na sledování změn závislých na teplotě Změna délky, tlaku a objemu (rtuťové, kapalinové a dilatační t., bimetalové t.) Změna skupenství (žároměry, tavné pojistky) Chemické změny (termokolory) Změna termoelektrického proudu (pyrometr s milivoltmetrem) Změna elektrického odporu (kovový nebo polovodičový odporový článek, termistor) Sálavé účinky (optické a radiační pyrometry, bolometry) Odporový t. Můstková metoda Rυ – odpor čidla Rp – odpor vedení Rd – odpor kompenzující vliv vedení Rozsah měřených teplot -200÷800°C

Teplo, měření tepla Měření teploty - Termoelektrický článek υ1- teplota na měřícím konci termočlánku υ0 - teplota na studených koncích termočlánku k - konstanta termočlánku Měřicí přístroj bývá od místa měření vzdálen. Termočlánek je měkký zdroj napětí a rušivě působí každá změna odporu na spojovacím vedení. Pro kompenzaci používá - kompenzační vedení termostat pomocný termočlánek nebo můstek

Teplo, měření tepla Měření teploty - Pyrometr Pyrometr na celkové záření 2, 3- optická osa 1 - měřená teplota 4 - termočlánek 5 - měřicí přístroj Pyrometry jsou bezdotykové teploměry. Jsou dvojího provedení: využívají celkové tepelné záření - záření je soustředěno optikou na termočlánek; využívají částečného (spektrálního) záření - záření měřeného zdroje se porovnává se zdrojem proměnné teploty, jas se nastaví stejný.

Teplo, měření tepla Měření teploty - Tepelné ztráty Příklad prostupu tepla stěnou S - plocha přestupu tepla t - doba přestupu tepla Α - součinitel přestupu tepla υ-υkp - rozdíl teploty stěny a kapaliny nebo plynu Teplotu venkovního vzduchu změříme teploměrem. Teplotu stěny zjistíme nejlépe termokamerou. Kromě toho objevíme zrádné tepelné mosty.

Teplo, měření tepla Měření teploty - Natavení termokamery Natavení rozlišení teplot - volbou počtu barev (3, 4) zaostření obrazu uložení obrazu do paměti ve speciálním programu lze kurzorem ohmatat celý snímek a zobrazit dílčí teploty (15,3°C).

Doporučená literatura Elektrotechnická měření. 1. vyd Doporučená literatura Elektrotechnická měření. 1. vyd. Praha: BEN - technická literatura, 2002, 255 s. ISBN 80-730-0022-9. Zdroje Obrázky: archív autora