 ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ Сила воли ведет к действию, а позитивные действия формируют позитивное отношение Как определить диапазон голоса - ваш вокал Игровые автоматы с быстрым выводом Как самому избавиться от обидчивости Противоречивые взгляды на качества, присущие мужчинам Вкуснейший "Салат из свеклы с чесноком" Натюрморт и его изобразительные возможности Применение, как принимать мумие? Мумие для волос, лица, при переломах, при кровотечении и т.д. Как научиться брать на себя ответственность Зачем нужны границы в отношениях с детьми? Световозвращающие элементы на детской одежде Как победить свой возраст? Восемь уникальных способов, которые помогут достичь долголетия Классификация ожирения по ИМТ (ВОЗ) Глава 3. Завет мужчины с женщиной
Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.
| а – включення в спай; б – включення в термоелектрод.
Оснащення роботи 1. Термопара типу „ХА” чи „ХК”. 2. Прилад комбінований цифровий Щ4300 (ТУ 25-04.3745-79). 3. Зразки провідника (мідні пластинки 10´50´2 мм). 4. Зразки діелектрика (скло оптичне К8 (ГОСТ 3514-76) – плати 10´50´2). 5. Електрична плитка. 6. Кварцова термопіч. Послідовність виконання роботи 1. Одержати від викладача термопару та по два зразки із провідного та діелектричного матеріалу, визначити їх форми та розміри. 2. Провести градуювання термопари. 3. Провести нагрів зразків на повітрі за допомогою електричної плитки. Контролювати температуру нагріву зразків термопарою на протязі 30 хвилин через кожні 5 хвилин. 4. Провести нагрів зразків у вакуумі за допомогою кварцової термопечі. Контролювати температуру нагріву зразків термопарою на протязі 30 хвилин через кожні 5 хвилин. 5. Заповнити таблицю експериментальних даних та побудувати графіки залежності температури нагріву різних зразків від часу нагріву. Загальні відомості Принцип будови та дії термопар. Найпростіший термоелектричний ланцюг із двох різнорідних електричних провідників — термоелектродів, кінці яких електрично з'єднані, наприклад, зварюванням або пайкою, називається термопарою або термоелементом. Термопара має властивість розвивати термоелектрорушійну силу (ТЕРС) при різниці температур у місцях з'єднання провідників. Величина ТЕРС, як правило, зростає при збільшенні різниці температур спаїв, а при рівності їх температур дорівнює нулю. На рис.3.1 наведена схема термопари, що складається із термоелектродів А та В з температурами спаїв t1, t2.
Рисунок 2.1 – Схема термопари. Якщо tl > t2, то спай, що має температуру t1, називається гарячим спаєм (робочим кінцем термопари), а другий – холодним (вільним кінцем). Термоелектрод, від якого в холодному спаї струм протікає до іншого термоелектроду, умовилися вважати позитивним (термоелектрон А), а інший – негативним (термоелектрон В). Спеціальними експериментами встановлено, що величина ТЕРС термопари залежить лише від матеріалу термоелектронів, від температур її спаїв і не залежить від довжини, діаметра термоелектродів та розподілу температури по їх довжині. Отже, будь-яка ділянка термоелектрода (крім його кінців) може нагріватися або прохолоджуватися і це ніяк не відобразиться на величині ТЕРС термопари. Для вимірювання ТЕРС, в ланцюг термопари включають мілівольтметр або потенціометр за схемою зображеною на рис.3.2, де показані різні схеми включення вимірювального пристрою.
А. б. Рисунок 2.2 – Схема включення вимірювального приладу в ланцюг термопари: а – включення в спай; б – включення в термоелектрод. Якщо взяти термопару з певними термоелектродами і підтримувати постійну температуру вільних кінців, то ТЕРС термопари буде залежати тільки від температури її робочого кінця. Така однозначна залежність дозволяє використовувати термопару для вимірювання температури. Необхідно лише попередньо проградуювати термопару, тобто експериментально визначити величину її ТЕРС при різних відомих температурах робочого кінця і при постійній визначеній температурі t0 вільного кінця. Далі складається графік або таблиця залежності ТЕРС термопари від температури її робочого кінця при температурі вільного кінця t0. У більшості випадків значення ТЕРС термопар у градуювальних таблицях приводяться при температурі вільних кінців термопар 0 °С. В таблиці 3.1 наводяться значення ТЕРС деяких термоелектродних матеріалів в парі з платиною при температурі робочих кінців 100 °С та вільних кінців 0° С. Таблиця 2.1 – Значення ТЕРС деяких термоелектродних матеріалів в парі з платиною при температурі робочих кінців 100 °С та вільних кінців 0° С.
Знак плюс в значенні ТЕРС мають ті термоелектродні матеріали, що в парі з платиною є позитивними термоелектродами, а мінус характеризує негативні відносно платини термоелектроди. В найменуванні термопари завжди прийнято ставити на перше місце назву позитивного термоелектрода, а на друге – негативного. Величина ТЕРС термопари, складеної з будь-якої пари зазначених термоелектродів дорівнює алгебраїчній різниці значень ТЕРС відповідних термоелектродів (наприклад, ТЕРС хромель-алюмелевої термопари дорівнює 2,96 - (-1,2) = 4,10 мВ; позитивним термоелектродом є хромель). Термоелектродні матеріали і термопари, повинні відповідати вимогам, перерахованим нижче. Стабільність або сталість термоелектричної характеристики термопари є одним з найважливіших її властивостей, що забезпечує точність і надійність результатів виміру і виключає необхідність частих переградуювань термопари. Відтворюваність термоелектричної характеристики термопари забезпечує можливість стандартизації її градуювальної характеристики і є обов'язковою умовою взаємозамінності термопар. Чутливість термопари характеризується величиною відношення приросту ТЕРС Dе до відповідного підвищення температури Dt. Чим більша чутливість термопари, тим більш надійні пірометричні мілівольтметри повинні використовуватися для роботи з термопарою. Стійкість термопари до впливу високих температур – жаростійкість – важлива властивість термопар, призначених для виміру високих температур і характеризується стійкістю матеріалу термоелектродів до окислювання при високих температурах. Для матеріалів, що не окислюються (наприклад, платина та платинородій) верхня температурна межа застосування обмежена температурою, близької до точки плавлення матеріалу. Якщо при фіксованих температурах робочого і вільного кінців термопари змінюється її ТЕРС лише внаслідок зміни розподілу температури по довжині термоелектродів – це служить ознакою неоднорідності одного або обох термоелектродів термопари. Причиною термоелектричної неоднорідності є: - неоднорідність хімічного складу термоелектродного дроту по його довжині; - місцеві забруднення матеріалу; - місцеві механічні напруги, що виникають при деформації, наклепі, волочінні, нерівномірному відпалу тощо. Конструкції і типи термопар. Конструктивне оформлення термопар повинне відповідати умовам експлуатації термоелектричних термометрів. Термоелектроди в робочому кінці в більшості випадків електрично з‘єднуються електродуговим зварюванням, причому попередньо кінці термоелектродів скручують один з одним. Застосовують також спайку термоелектродів срібним або олов'яним припоєм в залежності від верхньої температурної межі застосування термопари. В більшості конструкцій промислових термоелектричних термометрів, крім зазначеного армування, передбачаються зовнішні металеві, керамічні або металокерамічні захисні трубки із закритим кінцем. Матеріал захисної трубки-чохла повинен витримувати тривале перебування при температурі верхньої межі застосування даної конструкції термоелектричного пірометра. Згідно ГОСТ 6616-61 термопари поділяються: - по призначенню та умовам експлуатації (на ті, що занурюються (більшість термопар) і поверхневі. Обидва типи можуть бути або стаціонарними, або переносними); - по наявності та матеріалу захисного чохла (виготовлені без чохла, зі сталевим чохлом (до 600 °С), з чохлом зі спеціального жаростійкого сплаву (до 1000...1100 °С),з порцеляновим чохлом (до 1300 °С); - по конструкції кріплення термопари на місці монтажу (термопари з нерухомим штуцером, з рухомим штуцером, з рухомим фланцем); - по захищеності від зовнішнього середовища з боку виводів (термопари зі звичайною голівкою, з водозахищенною голівкою, без голівки); - по захищеності від вимірюваного середовища (захищені від впливу неагресивних і агресивних середовищ, незахищені); - по герметичності, розрахованої на тиск вимірюваного середовища (негерметичні і герметичні, призначені для роботи при різних умовних тисках і температурах); - - по числу зон, в яких повинна контролюватися температура (однозонні та багатозонні); - по ступеню теплової інерційності: з великою інерційністю – до 3,5 хв; із середньої – до 1 хв; малоінерційні – до 40 сек; з ненормованої інерційністю. По стандарту технічні термопари передбачаються наступні градуювання: ПП-1; ПР 30/6; ХА; ХК; НС; ВР 5/20. Більшість типів термопар виготовляються в декількох різновидах, по довжині робочої частини в діапазоні 120...1580 мм (багатозонні до 13540 мм). Конструкція одного з типів технічних термопар показана на рис.3.3. Основні технічні характеристики термопар стандартних градуювань наведені в табл.3.2.
Таблиця 2.2 – Основні технічні характеристики термопар стандартних градуювань
Платинородій-платинові термопари ТПП характеризуються високою відтворюваністю градуювальними характеристиками. Матеріали термопари порівняно легко може бути очищені та отримані без всяких домішок. Термопари ТПП відрізняються також високою стабільністю градуювальних характеристик, якщо вони застосовуються в окисному середовищі (повітря) для виміру температур до 1200...1300 °С. До недоліків платинородій-платинової термопари відносяться її невисока чутливість і висока вартість термоелектродного матеріалу. Платинородій-платинородієва термопара ТПР гр. ПР 30/6 призначена для виміру температур в інтервалі 1200...1600 °С. По відтворюваності термоелектричної характеристики, однорідності термоелектродів і простоті їх виготовлення термопара гр. ПР 30/6 аналогічна термопарі ТПП. Хромель-алюмелеві та хромель-копелеві термопари є найпоширенішими технічними термопарами. Вони широко застосовуються в різних галузях промисловості. Хромель-копелева термопара менш жаростійка, чим хромель-алюмелева, через невисоку жаростійкість копеля. Але для вимірювання температур до 600 °С хромель-копелева термопара більш придатна, оскільки вона в два рази чутливіша ніж хромель-алюмелева. До недоліків цих термопар відноситься їх невисока чутливість. Основні джерела погрішностей термопар. Основними джерелами погрішностей вимірювання температури термопарами є: - погрішності у визначенні градуювальної характеристики зразкових та технічних нестандартних термопар; - відхилення градуювальної характеристики стандартних технічних термопар від стандартної градуювальної таблиці; - погрішності від змін температури вільних кінців термопар; - термоелектрична неоднорідність термоелектродів; - шкідливий вплив різних факторів, які змінюють градуювальну характеристику термопар, в тому числі дія іонізуючих випромінювань; - електропровідність ізоляції; - погрішності, залежні від умов виміру. Термопари градуюються двома методами: - за допомогою постійних точок кипіння і затвердіння хімічно чистих речовин, температури кипіння і затвердіння яких відомі. За цим методом погрішності градуювання залежать від погрішностей значення температур постійних точок і погрішностей вимірювальної апаратури, застосовуваної для вимірювання ТЕРС термопар. Метод забезпечує найвищу точність градуювання і застосовується при градуюванні еталонних та зразкових термопар. - методом порівняння зі зразковими приладами (термопарами, термометрами, яркісними пірометрами). За цим методом градуювання залежать від погрішностей зразкових приладів і вимірювальної апаратури та погрішностей визначення дійсної температури робочого кінця градуюємої термопари. Погрішності, викликані відхиленням температури вільних кінців термопар від градуювальної і зміною цієї температури під час виміру, виключають трьома способами: - термостатирування вільних кінців термопар і введенням виправлення на температуру вільних кінців розрахунковим способом; - введенням виправлення за допомогою спеціальних пристроїв; - застосуванням спеціальних мостових схем (зі стороннім джерелом струму), що включаються в ланцюг термопари. Розрахунковим способом виправлення вводять в основному при перевірочних роботах і лабораторних вимірах температури. Для цього повинні бути відомі температури вільних кінців термопар і градуювальні характеристики термопар в інтервалі від 0°С до температур вільних кінців. Використання мідних проводів у якості сполучних приводить до значних погрішностей за рахунок невизначеності температури вільних кінців. Виключення цієї невизначеності можливо завдяки застосуванню спеціальних компенсаційних проводів. Їх ТЕРС в парі між собою повинна дорівнювати ТЕРС термопари в області можливих температур в місці з'єднання компенсаційних проводів з термоелектродами. За своїм хімічним складом компенсаційні проводи поділяються на дві групи: виготовлені з того ж матеріалу, що і термоелектроди термопари; ті, що відрізняються від термоелектродів термопари хімічним складом. За допомогою спеціальної мостової схеми (рис.3.4) виправлення на температуру вільних кінців вводять автоматично. Термопару включають у нульову діагональ моста, що живиться від джерела постійного струму. Три плеча моста, виготовлені з манганіну, мають постійні опори, а четверте RM – з мідного дроту має опір, який змінюється в залежності від температури. В конструкції пристрою забезпечена рівність температур котушки RМ і вільних кінців термопари. Міст, врівноважений при температурі котушки t = 0 °C, виходить з рівноваги при зміні цієї температури, а напруга, що виникає в нульовій діагоналі сумується з ТЕРС термопари. Подану на вершини моста напругу регулюють і підбирають таким чином, щоб напруга в нульовій діагоналі точно дорівнювала виправленню на температуру вільних кінців термопари.
Рисунок 2.4 – Схема введення виправлення на температуру вільного кінця. Зміст протоколу 1. Назва роботи. 2. Мета роботи. 3. Прилади та матеріали. 4. Короткий опис принципу роботи термопарних перетворювачів, їх різновиди та призначення. 5. Заповнити таблицю експериментальних даних, побудувати графіки залежності температури нагріву різних зразків від часу нагріву. 6.Висновок Контрольні питання 1. Що таке термопара? Механізм її роботи. 2. Яким вимогам повинні відповідати термоелектродні матеріали і термопари? 3. Яким чином класифікують термопари? 4. Які є методи градуювання термопар? Їх суть. 5. Основні джерела погрішностей термопар. Способи уникнення цих погрішностей. Література 1. Крамарухин Ю.Е. Приборы для измерения температуры. – М.: Машиностроение, 1990. – 208 с. 2. Сосновский А.Г. и др. Измерение температуры. – М.: Изд-во стандартов, 1970. – 258 с. 3. Преображенский В.П. Теплотехнические измерения. – М.: Энергия, 1978. – 703 с. 4. Андреев А.А. Автоматические электрические показывающие, регистрирующие и регулирующие приборы. – Л.: Машиностроение, 1981. – 261 с.
|
по стійкості до механічних впливів (вібростійкі, удароміцні та звичайні);