ВИМІРЮВАННЯ ТЕМПЕРАТУРИ ТЕРМОПАРАМИ

 

У термопарах, або як їх ще називають термоелектричних термопарах, використовують явище, відкрите у 1821 р. Т.Зеебеком. Це явище полягає у тому, що у замкнутому ланцюгу двох різнорідних металевих провідників А і В (рис.1), температура спаю яких підтримується різною (Т1 і Т2), виникає електричний струм.

Спай термопари, розташований у зоні вимірювання температури, називають гарячим, або робочим, а другий спай, температура якого підтримується постійною – холодним.

Провідники термопари розрізняються на позитивний та негативний.

1 – термоелектрод А; 2 – термоелектрод В; 3 – допоміжний провідник,

4 - вимірювальний пристрій

 

Рисунок 1 – Принципова схема термопари

 

Знак провідника буде залежати від напрямку струму у ланцюгу відносно холодного спаю. Так, коли у холодному спаю (точка Т2) струм іде від термоелектроду В до термоелектроду А, то провід В вважають позитивним, а провід А – негативним. У найменуванні термопари прийнято першим називати матеріал термопозитивного електроду, другим – термонегативного, наприклад, термопари хромель – алюмель, залізо – константан і т.інш.

У таблиці 1 надані значення термо-ЕРС деяких металів та сплавів по відношенню до платини, котра звичайно приймається як еталонний метал за температурою холодного спаю 00С, гарячого – 1000С.

 

Таблиця 1 - значення термо-ЕРС деяких металів та сплавів

Матеріал термоелектроду Е, мВ Матеріал термоелектроду Е, мВ
Вісмут -7,34 Срібло +0,74
Константан -3,51 Мідь +0,76
Алюмель -1,29 Золото +0,76
Копель -4,1 Залізо +1,98
Паладій -0,57 Ніхром +2,4
Платина 0,00 Хромель +2,81
Платинородій +0,064 Сурьма +4,86
 
         

 

ТермоЕРС термопари, складеної з будь-якої пари металів визначається як різниця термоЕРС цих металів по відношенню до платини, узятої як еталонний провідник. Щоб виготовити термопару з найбільшим коефіцієнтом термоЕРС, тобто з найбільшою чутливістю, необхідно взяти такі пари металів або сплавів, різниця термоЕРС котрих по відношенню до еталонного провідника буде найбільшою.

У технологічних експериментах використовують три вида термопар: штучні, напівштучні та природні. Штучна термопара складається з двох провідників, які не мають безпосереднього відношення до інструменту, заготовки або деталі обладнання, температуру яких вимірють; провідники та спай термопари служать тільки для виміру температури зацікавленого об’єкту. При цьому є можливість виміру локальної температури (у середині малої області).

У напівштучній термопарі тільки один з провідників не належить до компонентів технологічної підсистеми, а другий є присутнім у неї природньо, виконуючи яку–небудь функцію в процесі обробки. Це може бути матеріал інструменту, заготовки або деталі обладнання, включений до ланцюга термопари та який знаходиться у надійному контакті з першим провідником. Конструкція напівштучної термопари простіша ніж штучної. Місце спая має менший діаметр, ніж у штучної термопари, що дає можливість вимірювати температуру меншої ділянки, тобто підвищити точність виміру.

У природній термопарі обидва провідника, які утворюють спай, природньо присутні у технологічній підсистемі, приймаючи участь як необхідний компонент. Такими є, наприклад, металевий інструмент та оброблювальна заготовка котрі у зоні контакта між ними притиснуті один до одного настільки щільно, що місце їх зіткнення мало відрізняється від спаю.

Перевага цього методу в тому, що він може бути здійсненим не тільки при точінні, але і інших видах обробки. Проте при цьому вимірювана температура є середньою контактною температурою на передній та задній поверхні інструменту. Для використання природньої термопари необхідно, щоб тіла, які вступають в контакт під час різання, були електропровідні, тобто неможливо використання методу при обробці діелектриків та використанні керамічного, абразивного, алмазного інструменту.

На рисунку 2 показана схема виміру температури по методу природньої термопари. Оброблювальна деталь (1,рис.2) затискається у кулачках патрону та у центрі задньої бабки. Для можливості знімання термоелектрорушійної сили з обертаємої заготовки, на правому кінці заготовки закріплені спеціальні щітки (2,рис.2), які відводять струм до реєструючого приладу. За реєструючий прилад застосовується осцилограф Н 117/1. Другий провідник з’єднує осцилограф з різцем котрий ізольований від супорту прокладками (4,рис.2). Місце з’єднання провідника з різцем та щітками утворює холодний спай. Температура холодного спаю повинна бути постійною і дорівнювати температурі навколишнього середовища.

 

1 – оброблювальна деталь, 2 – щітка, 3 – різець,

4- ізолюючі прокладки

 

Рисунок 2 – Схема виміру температури по методу природньої термопари

 

Незалежно від виду термопари, для точності виміру температури кожна термопара повинна попередньо градуюватися. Градуювання складається з визначення залежності ЕРС термопари від температури гарячого спаю за температурою холодного спаю рівного 00С. Найбільш простий і частіше усього застосовується метод градуювання безпосереднім порівнянням з показниками зразкових (еталонних) приладів–термометрів або термопар.

Градуювання частіше ведуть по реперним речовинам, котрі легко можуть бути одержані у чистому вигляді і температура фазових переходів яких (температура плавління, поліморфного перетворення, кипіння та інш.) визначена з високою точністю. У таблиці 2 надані для прикладу речовини, які застосовуються як реперні під час градуювання термопар та реєструючої апаратури. Для термостатування холодного спаю (бажано при 00С) його розташовують у пробірці з трансформаторним маслом, розміщеній у посудині Д’юара з змільченим льодом з дистильованої води. Гарячий спай градуйованої термопари розташовують у середовищі – теплоносії. Знаючи температуру теплоносія (у момент фазового переходу реперної речовини її температура дорівнює температурі фазового переходу), визначають термо-ЕРС. Використавши речовини з різними температурами фазових переходів, одержують залежність Е=.ƒ(T). Термо-ЕРС можливо фіксувати за допомогою мілівольтметра.

Для градуювання виготовленої термопари методом порівняння необхідно мати еталонну термопару. У цьому випадку гарячі спаї градуйованої та еталонної термопари розташовують у середовищі – теплоносії (рис 3), наприклад, у робочому об’ємі електропечі. Холодні спаї обох термопар термостатують у сосуді Д’юара (2,рис 3). На певний час фіксують показники еталонної та градуйованої термопари. Дані заносять у таблицю або зображують графічно Е = ƒ(T).



 

 

1 – піч; 2 – посудина Д’юара; 3 – перемикач; 4 – прилад; 5 – еталонна термопара; 6 – градуюєма термопара.

Рисунок 3 –Схема градуювання по еталонній термопарі

 

 

Таблиця 2 - Найбільш поширені реперні речовини, які використовуються при градуюванні термопар

 

Речовина Фазове перетворення Температура фазової рівноваги, 0С
хлороформ плавлення -63,5
чотирьохлористий вуглець плавлення -22,95
вода дистильована плавлення 0,00
ацетофенон плавлення 20,5
азобензол плавлення 68,0
нафталін плавлення 85,2
вода кипіння
йодоформ плавлення 119,0
нітрат калію поліморфне 128,0
гідрохінон плавлення 170,3
сульфат калію поліморфне 583,0
хлорид калію плавлення 800,8
сульфат калію плавлення 1069,0

 

<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
СИСТЕМИ КООРДИНАТНИХ ПЛОЩИН | ВИГОТОВЛЕННЯ ШТУЧНОЇ ТЕРМОПАРИ


Дата добавления: 2017-11-04; просмотров: 20; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ


Поиск по сайту:

При помощи поиска вы сможете найти нужную вам информацию, введите в поисковое поле ключевые слова и изучайте нужную вам информацию.

Поделитесь с друзьями:

Если вам понравился данный ресурс вы можете рассказать о нем друзьям. Сделать это можно через соц. кнопки выше.
helpiks.org - Хелпикс.Орг - 2014-2017 год. Материал сайта представляется для ознакомительного и учебного использования. | Поддержка
Генерация страницы за: 0.007 сек.