Измерении температуры

При измерении температур до 1300°С для изоляции термоэлектродов применяют одноканальные и двухканальные, фарфоровые, а при измерении более высоких температур керамические

Принцип действия радиационного пирометра основан на измерении интегральной энергии излучения, пропорциональной 4-й степени температуры тела. Основой радиационного пирометра является телескоп, состоящий из теплоприемника и оптической системы, концентрирующей на теплоприемник суммарный лучистый поток тела, температура которого подлежит измерению. Теплоприемником обычно служат несколько термопар, соединенных последовательно в термобатарею. Градуировку пирометров производят по абсолютно черному телу с коэффициентом лучеиспускания (черноты) е = 1 При измерении температуры реальных физических тел е < 1, поэтому пирометр показывает радиационную температуру Тр меньшую, чем истинная температура тела Т, которая может быть определена по формуле

Оптические пирометры, так же как и радиационные, градуируют по излучению абсолютно черного тела. Поэтому при измерении температур реальных тел с монохроматическим коэффициентом лучеиспускания е^ < 1 они показывают более низкую по сравнению с действительной, так называемую яркостную -монохроматическую температуру Тя.

1. Используют психрометрический метод, основанный на измерении температур двумя термометрами — сухим и влажным. Влажный термометр находится в термодинамическом равновесии с окружающей средой. Испарение с поверхности влажного термометра происходит тем интенсивнее, чем ниже влажность окружающего воздуха. Разность показаний термометров зависит, следовательно, от значения влажности воздуха.

Сплавы для термопар НК. и СА — проволоку из сплава НК применяют в качестве положительного термоэлектрода и СА — отрицательного при измерении температур од- 300 до 1000° С. Сплавы поставляют (ГОСТ 6072—51) в виде проволоки диаметром 0,5; 0,7; 1,2; 1,5; 3,2 и 5,0 мм с гарантированной электродвижущей силой. Градуируют термопары по ГОСТу 6071—51.

Степень точности показаний термометров может колебаться до 2% и более; поэтому для точных измерений следует применять термометры, имеющие паспорт от Комитета мер и весов с указанием поправок, необходимых для внесения при измерении температур.

Если капиллярная трубка не подвергается действию температуры выше 30°С, прибор дает достаточно точные показания при измерении температур в пределах от 40° до 550°С.

Наиболее распространенные среднетемпературные термопары имеют чувствительность до 7 мВ/100 К. Выходной сигнал в зависимости от типа используемой термопары и рабочего диапазона температур может колебаться от 50 мкВ до 100 мВ при входном сопротивлении от долей ома до нескольких десятков ом. Постоянная времени термопар меняется от долей секунды для быстродействующих до нескольких минут для обычных общепромышленных термопар. Горячий спай термопары может быть выполнен небольших размеров, что делает ее удобным чувствительным элементом при измерении температур в элементах и деталях машин. Способ изготовления горячего спая (сваркой, спайкой и т. д.) не влияет на значение термо-э. д. с., если только контакт между термоэлектродами и размеры спая таковы, что температура во всех его точках одинакова. При проведении точных измерений свободные концы термопар рекомендуют поднастраивать. Наиболее целесообразно температуру свободных концов поддерживать равной 0, применяя для этого серийно выпускаемый термостат «Нуль-В».

Следует отметить значительное расхождение экспериментальных результатов, полученных разными авторами. Это можно объяснить в первую очередь недостаточной точностью определения коэффициентов теплоотдачи по методу теплообменника, когда измеряется средний коэффициент теплопередачи, а коэффициент теплоотдачи при течении в щели определяется расчетным путем. Результаты более точных опытов, основанных на измерении температур стенок канала, также расходятся в связи с различными условиями проведения опытов (отсутствие контроля за составом металла, различный материал труб и т. д.).

Исследования причин тепловой раэверки параллельно включенных труб, определение температуры газов (воздуха) в потоке большого сечения, а также ряд других задач требуют организации измерении температур, имеющих близкие абсолютные значения. Измерения такого рода, как правило, осуществляются термопарами.

Глубина погружения прибора при монтаже его в колене не должна быть меньше 150 мм — при измерении температуры пара и воды и 250 мм — при измерении температуры воздуха и газа. Глубина погружения термометра на прямом участке определяется установкой середины резервуара по оси трубопровода.

Вычислить ошибку в измерении температуры газа, которая получается за счет лучистого теплообмена между корольком термопа-

Ошибка в измерении температуры газа 309 --300 = 9° С. Сравнивая этот результат с отпетом к задаче 10-3G, видим, что в тех же условиях, но при наличии о;пюго чкрапа ошибка в измерении темпера гури газа умепьшнлап, в 5 р,*п

Если при измерении температуры лабораторный термометр, тарированный при полном погружении, имеет выступающий столбик, то необходимо ввести поправку

На рис. 3.6 показано устройство чувствительного элемента лабораторного платинового термометра сопротивления конструкции П. Г. Стрелкова. Каркас / термометра геликоидальной формы изготовлен из плавленого кварца. Платиновая проволока 2 диаметром 0,05... 0,1 мм, свитая в спираль, закреплена в каркасе. К верхним концам спирали приварено по два вывода 3 из платиновой проволоки диаметром 0,3 мм. Чувствительный элемент помещен в защитную кварцевую гильзу 4 диаметром 5 ... 6 мм и длиной 50 ... 100 мм, заполненную гелием или другим газом при давлении 0,02 МПа. При тарировке и точном измерении температуры сопротивление термометра определяют компенсационным методом, при этом термометр сопротивления должен иметь четыре вывода 3. Только в этом случае компенсационный метод позволяет исключить влияние соединительных проводов на результаты измерений.

При измерении температуры изменяется модуль упругости материала. Величина его приближенно определяется по формуле

В системе МКСГ (Г0СТ 8550-61), являющейся частью международной системы !(СИ), устанавливаются две единицы измерения температуры:: градус Цельсия (°С) и градус Кельвина (°К). Первый из них используется при отсчете температуры (/) от точки таяния льда (°С), второй — при измерении температуры (Т) от абсолютного нуля температур (0° К). Температура, измеренная в °К, называется абсолютной температурой. Для одного и того же теплового состояния соотношение менаду двумя способами измерения его температуры составляет Т — t + 273,15, или с достаточной для теплотехнических расчетов точностью

Надежность измерении температуры жидкости на входе и выходе из измерительного участка можно создать различными способами. Так, при плавном входе имеет место равномерное распределение температуры и скорости, что облегчает их измерение. При отсутствии плавного входа применяются специальные конструкции входных и выходных участков, с помощью которых осуществляется хорошее фсдваритслыюе перемешивание жидкости. При достаточном перемешивании применяется ограниченное число термодатчиков. Для точного измерения перепада температур по длине потока жидкости обычно применяются дифференциальные много-спайные термопары. Измерение температур поверхности твердых тел производите! с помощью термопар или термометров сопротивление (см. § 1-3).

бования к точности измерения температуры потока и стенки, так как в узком интервале изменения температур имеют место резкие изменения физических свойств вещества. Кроме того, вследствие высокой интенсивности теплоотдачи разность температур стенки и потока вещества становится очень малой. Поэтому при измерении температуры поверхности с наружной стороны при движении исследуемого потока внутри трубы или канала следует выбирать стенку с возможно малой величиной теплового сопротивления. В противном случае падение температуры в стен-,<е может иметь тот же порядок, какой имеет основной перепад между стенкой и потоком вещества, что может привести к большим ошибкам в определении коэффициента теплоотдачи. Малое сопротивление стенки можно получить за счет малой ее толщины и применения теплопроводных материалов (медь, серебро).

Наиболее совершенным инструментом при измерении температуры является •термоэлектрический пирометр.

В ряде случаев применение экранов совершенно необходимо; в частности, они необходимы при измерении температуры газа вблизи горячих или холодных поверхностей. Применение экранов из алюминиевой фольги (альфоля) позволяет использовать в качестве тепловой изоляции воздушные прослойки.

•• Погрешность недопустимо велика. Для снижения ошибки при измерении температуры при .помощи термометров, помещаемых в металлические гильзы, согласно (б) необходимо: а) гильзу делать из материала с возможно меньшим коэффициентом теплопроводности; б) длину ее брать .возможно больше, а толщину б — меньше; в) интенсифицировать теплообмен между трубкой (гильзой) и средой (например, путем оребрения гильзы с внешней стороны); г) уменьшить падение температуры вдоль трубки (путем наложения тепловой изоляции на прилегающие части резервуара).