Paviršiaus temperatūrų matavimas termoporomis

Neegzistuoja vieno tipo termoporaskirtos kietų kūnų (paviršinių termoporų) paviršiaus temperatūrai matuoti. Esamų paviršinių termoporų konstrukcijų gausa visų pirma priklauso nuo matavimo sąlygų ir paviršių, kurių temperatūra turi būti matuojama, savybių įvairovė.

Pramoninėje praktikoje būtina matuoti skirtingų geometrinių formų paviršių, nejudančių ir besisukančių kūnų, elektrai laidžių kūnų ir izoliatorių, aukšto ir mažo šilumos laidumo kūnų, lygių ir šiurkščių, temperatūras. Todėl paviršinės termoporos, tinkamos naudoti tam tikromis sąlygomis, yra netinkamos kitomis.

Metalo paviršiaus temperatūros matavimas suvirinant termoporą

Gana dažnai, norint išmatuoti šildomų plonų metalinių plokščių ar kietų kūnų temperatūrą, termoporos jungtis yra tiesiogiai lituojama arba privirinama prie bandomojo paviršiaus.Šis temperatūros matavimo metodas gali būti laikomas priimtinu tik tuo atveju, jei imamasi tam tikrų atsargumo priemonių.

Šilumos mainai tarp plokštės paviršiaus ir termoporų jungiamojo rutulio daugiausia vyksta šilumos srautu, einančiomis per jų kontaktinį paviršių, kuris yra sankryžos paviršiaus dalis ir greta sankryžos esantys termoelektrodai. Tam tikru mastu šilumos mainai vyksta dėl spinduliuotės tarp plokštės ir termoelektrodo jungties paviršiaus dalies, kuri su ja nesiliečia.

Kita vertus, jungties paviršiaus dalis, besiliečianti su plokšte ir termoporos termoelektrodais, praranda šiluminę energiją dėl spinduliavimo į šaltesnius plokštę supančius kūnus ir konvekcinį šilumos perdavimą oro srautams, plaunančius sandūrą.

Taigi jungtis ir gretimi termoporos termoelektrodai išsklaido didelę dalį šiluminės energijos, kuri nuolat tiekiama į sandūrą per plokštės kontaktinį paviršių.

Dėl pusiausvyros sandūros ir gretimos plokštės paviršiaus dalies temperatūra pasirodo esanti daug žemesnė už nuo sandūros nutolusių plokštės dalių temperatūrą (matuojant aukštą plonų plokščių temperatūrą, ši sisteminga matavimo paklaida gali siekti šimtus laipsnių).

Ši paklaida sumažinama sumažinus jungties elektrodų ir termoporos išsklaidomą šilumos srautą.Tam tikslui naudinga naudoti termoporas, pagamintas iš kuo plonesnių termoelektrodų.

Pačių termoelektrodų nereikėtų iš karto nuimti nuo plokštelės, bet geriau pirmiausia juos termiškai kontaktuoti su plokšte tokiu atstumu, kuris lygus bent 50 termoelektrodų skersmenų.

Reikėtų nepamiršti, kad jei plokštė ir termoelektrodų paviršius nėra oksiduoti, juos gali uždaryti plokštelė ir išmatuota termoelektrinė galia. ir tt v. termopora atitiks ne termoporos sandūros, o termoporos sąlyčio su paviršiumi taško temperatūrą.

Tokiu atveju tarp termoelektrodų ir plokštės reikia uždėti ploną elektros izoliacijos sluoksnį, pavyzdžiui, ploną žėručio lakštą. Taip pat rekomenduojama visą sandūros paviršių ir termoelektrodo plotą padengti šilumos izoliacijos sluoksniu, pavyzdžiui, ugniai atsparia danga, kad būtų sumažinti nuostoliai dėl radiacijos ir konvekcinio šilumos perdavimo.

Laikantis šių atsargumo priemonių, galima užtikrinti, kad metalinių dalių paviršiaus temperatūra būtų išmatuota kelių laipsnių ribose.

Kartais prie metalinės plokštės paviršiaus privirinama ne termoporos jungtis, o jos termoporos tam tikru atstumu viena nuo kitos.

Šis metalo paviršiaus temperatūros matavimo metodas gali būti laikomas priimtinu tik tuo atveju, jei yra pasitikėjimas plokščių temperatūrų vienodumu dviejuose termoelektrodų suvirinimo taškuose. Priešingu atveju termoporos grandinėje atsiras parazitinė termoelektrinė galia. d. s sukurtas iš termoelektrodų medžiagų su plokšteline medžiaga.

Žemiau pateikiamas termoporų, tokių kaip lankas, pleistras ir bajonetas, aprašymas.Jie naudojami stacionarių kūnų paviršių temperatūroms matuoti.

Termopora su lanku (kaspinu)

Nosies termoporoje yra jautrus elementas, pagamintas iš dviejų metalų arba lydinių (pavyzdžiui, chromelio ir alumelio) juostos, kurios ilgis 300 mm, plotis 10–15 mm, lituotas arba suvirintas. kakta ir iškočiojama iki 0,1–0,2 mm storio...

Juostos galai su jungtimi viduryje tvirtinami ant izoliatorių lanko formos spyruoklinės rankenos galuose, kad juosta visą laiką būtų įtempta. Nuo jo galų iki matavimo prietaiso (milivoltmetro) gnybtų yra laidai, pagaminti iš tų pačių medžiagų kaip ir dvi juostos pusės.

Norint išmatuoti išgaubto paviršiaus temperatūrą, sijos termopora prispaudžiama prie to paviršiaus iš vidurinės dalies taip, kad paviršius būtų padengtas juosta, bent 30 mm atkarpose abiejose jungties pusėse.

Kiaulės termopora

Termoelektrodai, sudarantys termoporą, įlituojami į raudonojo vario disko kiaurymes. Konstrukcijos mechaniniam stiprumui užtikrinti naudojami 2 — 3 mm skersmens termoelektrodai. Apatinis disko paviršius ("lopas") yra suformuotas į paviršių, kurio temperatūrai matuoti skirta termopora.

Pleistro termoporos termoelektromotorinė jėga susidaro dėl termoelektrodų uždarymo pleistro metalu. Esant geram litavimui, šis uždarymas įvyksta per visą termoelektrodo segmentų paviršių, įleistą pleistro viduje.Tačiau mažiausią varžą turinčią elektros grandinę daugiausia sudaro viršutinis pleistro paviršiaus sluoksnis, o šio sluoksnio temperatūra daugiausia lemia termoelektrinę galią. ir tt v. termoporos.

Pleistinio termoporos šilumos balanso lygtys yra panašios į tai, kas buvo atlikta aukščiau su juostelėmis termopora, su skirtumu, kad be šilumos srauto, išsisklaidyto dėl konvekcinio ir spinduliavimo šilumos perdavimo iš išorinio pleistro paviršiaus, labai svarbu atsižvelgti į išsklaidyto šilumos srauto dalį, kurią įsiurbia termoelektrodų pleistrai dėl jų šilumos laidumo.

Būtina atsižvelgti į šią aplinkybę. Termoelektrodai yra pagaminti iš skirtingų metalų arba lydinių, kurių šilumos laidumo koeficientas skiriasi. Taigi, pavyzdžiui, PP tipo platinos-rodžio termoporos termopora pasižymi šilumos laidumo koeficientu, kuris yra perpus mažesnis nei antrosios termoporos - platinos.

Jei termoelektrodų skersmenys yra vienodi, tai termoelektrodų šilumos laidumo koeficientų reikšmių skirtumas lems, kad termoelektrodų elektrinio kontakto su termoelektrodais vietose susidaro temperatūrų skirtumas. pleistras, dėl kurio termoporos grandinėje atsiras parazitinė termoelektrinė energija. ir tt su

Kaiščio termopora

Šio tipo termoporos pirmiausia naudojamos palyginti minkštų metalų ir lydinių paviršiaus temperatūrai matuoti. Bajonetinei termoporai naudojami termoelektrodai, pagaminti iš pakankamai kietų lydinių, pavyzdžiui, chromelio ir alumelio, kurių skersmuo 3-5 mm.

Vienas iš termoporos termoelektrodų fiksuotai pritvirtintas prie galvos, o antrasis gali judėti savo ašimi, o neveikiančioje būsenoje jo galas traukiamas spyruokle po pirmojo termoelektrodo galu. Dviejų termoelektrodų galai yra smailūs.

Kai termopora priartinama prie nemažo dydžio objekto, objekto paviršius pirmiausia paliečia judančio termoelektrodo galiuką. Papildomai spaudžiant galvą, termoelektrodas patenka į ją tol, kol termoelektrodo galas susilieja su objekto paviršiumi. Tada abu taškai perveria paviršiaus oksido plėvelę objekto paviršiuje ir šis metalas uždaro termoporos elektros grandinę.

Gerai paaštrinus termoelektrodų galus, termopora suteikia patikimus rezultatus matuojant spalvotųjų metalų paviršių temperatūras su minkšta, lengvai pramušama oksido plėvele.

Bajonetinės termoporos su bukais antgaliais naudojimas lemia tai, kad dviejų termoelektrodų kontaktiniai paviršiai su objektu tampa palyginti dideli, dėl to objektų paviršiai atvėsta tose vietose, kur termoporų galai liečiasi ir termopora pateikia aiškiai neįvertintus temperatūros rodmenis. Tačiau jau po 20 — 30 sekundžių iš aplinkinių objekto zonų sklindanti šiluma įkaitina atvėsusią sekciją, o kartu ir termoelektrodų galus.

Taigi, bajonetinė termopora su bukais galais kontakto momentu duoda neįvertintus objekto temperatūros rodmenis, po kurių per kelias dešimtis sekundžių jos rodmenys padidėja, asimptotiškai artėjant prie stabilios vertės.Ši stabili reikšmė labiau skiriasi nuo tikrosios objekto paviršiaus temperatūros vertės, tuo didesnis termoelektrodų bukųjų galų kontaktinis paviršius su objektu.

Paviršinių termoporų kalibravimas

Paviršiaus termoporos stacionari temperatūra yra žemesnė už išmatuotą paviršiaus, su kuriuo termopora liečiasi, temperatūrą. Šį temperatūros skirtumą daugiausia galima paaiškinti dėl paviršiaus termoporos kalibravimo šilumos perdavimo sąlygomis nuo išorinio paviršiaus, artėjant veikimo sąlygoms.

Iš šios pozicijos darytina išvada, kad termoporos paviršių kalibravimo charakteristika gali labai skirtis nuo tų pačių termoelektrodų suformuotos, bet palyginimo su pavyzdžiu metodu sukalibruotos termoporos charakteristikos, kai jie vienu metu panardinami į termostatuojamą erdvę.

Todėl paviršinių termoporų negalima kalibruoti panardinant į termostatus (skysčio laboratorinio šildymo termostatus termoporoms kalibruoti). Jiems turi būti taikoma kitokia kalibravimo technika.

Paviršinės termoporos kalibruojamos paveikus reikiamą slėgį plonasienio skysčio termostato išorinį metalinį paviršių. Šildomas skystis termostato viduje gerai išmaišomas ir jo temperatūra matuojama kokiu nors mėginio prietaisu.

Išorinis termostato paviršius padengtas šilumos izoliacijos sluoksniu. Šilumos izoliacija dengia ne tik nedidelį išorinio paviršiaus plotą, kuris yra maždaug pusė termostato aukščio, ant kurio dedama termopora.

Šioje konstrukcijoje termostato metalinio paviršiaus temperatūra žemiau paviršiaus termoporos, kai paklaida neviršija kelių dešimtųjų laipsnių, gali būti laikoma lygia termostate esančio skysčio temperatūrai.