- •Фгбоу впо «Воронежский государственный технический университет» Кафедра самолетостроения
- •Методы измерения температур. Изготовление и тарировка термопары
- •2.1. Введение
- •2.2. Задание по работе и последовательность её выполнения
- •Форма протокола испытаний
- •3. Лабораторная работа № 2
- •4. Лабораторная работа № 3
- •5. Лабораторная работа № 4
- •5.3. Задание по работе и последовательность её выполнения
- •Форма протокола испытаний
- •Компьютерное моделирование процессов интенсивного нагрева (охлаждения) пластины
- •Методические указания
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
Методы измерения температур. Изготовление и тарировка термопары
2.1. Введение
Основным параметром, характеризующим энергетическое состояние вещества, является температура. Чем выше температура тела, тем интенсивнее тепло переходит от него к другим телам, имеющим меньшую температуру. Основной единицей для измерения температуры является градус Кельвина (К).
Наиболее надежным и распространенным прибором для измерения температуры, используемым в технологических процессах изготовления деталей самолета, сборки, монтажа и испытаний, является термоэлектрический термометр (термопара).
Принцип его действия основан на термоэлектрических явлениях, в результате которых в электрической цепи, состоящей из двух разнородных проводников, возникает термоЭДС, зависящая от температур мест соединений этих проводников. Для измерения температуры одно из мест соединения разнородных проводников помещается в измеряемую среду (рабочие концы), а другое место соединения (свободные концы) должно иметь известное значение температуры или находиться при стабильной, заранее известной температуре. ТермоЭДС термоэлектрического термометра не изменится, если в его цепь будет включен третий проводник или измерительный прибор, и температура мест его подсоединения будет одинаковой. Измерительный прибор (или третий проводник) может включаться или в свободные концы, или в термоэлектрод.
Свободные концы термоэлектрического термометра должны быть расположены в месте, где удобно стабилизировать температуру или производить ее измерение. Для удлинения термометра, без искажения его термоЭДС, применяют удлиняющие (компенсационные) провода, которые подсоединяют к термоэлектродам, тем самым позволяя перенести свободные концы в удобное место.
Градуировочные характеристики термоэлектрических термометров составляют, как правило, для температуры свободных концов 0°С. Если температура свободных концов не равна 0° С, то следует вводить поправку в термоЭДС, развиваемую термоэлектрическим термометром:
E(t, 0) = E(t, t0) + E(t0, 0), (2.1)
где E(t, 0), E(t, t0) - термоЭДС, которые должны развивать термометр, при температуре рабочего конца t и температуре свободных концов 0° С (градуировочное значение) и to соответственно; E(tQ, 0) —поправка к значению термоЭДС термометра для приведения его показаний к градуировочным значениям, численно равная термоЭДС, развиваемой термометром, когда его рабочий конец имеет температуру t0, а свободные концы 0° С.
Рис. 2.1. Внешний вид некоторых термоэлектрических термометров:
а — для сред под давлением, близким к атмосферному (L = 500-2500 мм); б — для сред под давлением до 3 МПа, с неподвижным штуцером (L= <1500 мм); в — для сред под давлением до 25 МПа, малоинерционные (L = 300-500 мм)
В России выпускаются пять разновидностей стандартных термоэлектрических термометров (табл. 2.1), технология производства которых обеспечивает их взаимозаменяемость и стабильность градуировочных характеристик для каждой разновидности.
Для удобства практического использования термоэлектрические термометры изготавливают в соответствующей армировке, которая позволяет производить измерение температуры при различных давлениях измеряемой среды (рис. 2.1). Градуировочные характеристики стандартных термопар должны удовлетворять ГОСТ 304477 (табл. 2.2), а термопар ХА и ХК в диапазоне температур от –200° С до -50° С — ГОСТ 1489469.
Таблица 2.1
Типы термоэлектрических преобразователей, условные обозначения градуировочных характеристик, диапазоны измеряемых температур
Тип |
Материал термоэлектродов |
Условное обозначение градуировочной характеристики |
Термоэлектроды |
Диапазон измеряемых температур (длительно) °С |
Предел кратковременного применения, °С |
|
Положительные |
Отрицательные |
|||||
ТВР |
Вольфрамрений-вольфрамрений |
ВР5/20— 1 , 2, 3 |
5% Re 95% W |
20% Re 80% W |
0 — 1800 |
2500 |
ТПР |
Платинородий- платинородий |
ПР3О/6 |
30% Rh 70%Pt |
6% Rh 94% Pt |
300 — 1600 |
1800 |
тпп |
Платинородий- платина |
ПП |
10% Rh 90% Pt |
100% Pt |
0 — 1300 |
1600 |
ТХА |
Хромель-алюмель |
ХА |
Хромель |
Алюмель |
-50 — +1000 |
1300 |
тхк |
Хромель-копель |
ХК |
Хромель |
Копель |
-50 — +600 |
800 |
Таблица 2.2
Термо-ЭДС, мВ, термоэлектрических термометров в зависимости от температуры рабочего конца при температуре свободных концов 0°С
Температура рабочего конца |
ТВР |
ТПР |
тпп |
ТХА |
тхк |
-50 |
— |
— |
— |
- 1 ,889 |
- 3,110 |
-20 |
— |
— |
— |
- 0,777 |
- 1,270 |
100 |
1,330 |
— |
0,644 |
4,095 |
6,898 |
200 |
2,869 |
— |
1,436 |
8,137 |
14,570 |
300 |
4,519 |
0,443 |
2,314 |
12,207 |
22,880 |
400 |
6,209 |
0,808 |
3,250 |
16,395 |
31 ,480 |
600 |
9,598 |
1,830 |
5,218 |
24,902 |
49,090 |
800 |
12,929 |
3,208 |
7,317 |
33,277 |
66,420 |
1000 |
16,136 |
4,916 |
9,550 |
41 ,269 |
— |
1300 |
20,576 |
7,982 |
13,107 |
52,398 |
— |
1600 |
24,590 |
11,429 |
16,685 |
— |
— |
1800 |
26,999 |
13,778 |
— |
— |
— |
2500 |
33,636 |
— |
— |
— |
— |