Теплотехнические измерения

Содержание

Слайд 2

Общие понятия

Температура — мера кинетической энергии, обусловленной тепловым движением молекул тела или

Общие понятия Температура — мера кинетической энергии, обусловленной тепловым движением молекул тела
системы, т. е. потенциалом теплового потока.
Тепло — энергия, обусловленная разностью температур между телом или системой и окружающей средой.
Тепло передается от одного тела или системы к другому следующим (или нескольким) способами :
теплопроводностью — передачей тепла от одного тела другому;
конвекцией — движением среды;
излучением — с помощью электромагнитных волн.
Теплоемкость — количество тепла, необходимого для повы­шения температуры тела или системы на один градус.
Удельная теплоемкость — отношение теплоемкости тела к его массе.

Слайд 3

Термическое сопротивление — мера способности тела препятствовать прохождению через него теплового потока.

Термическое сопротивление — мера способности тела препятствовать прохождению через него теплового потока.

Тепловое равновесие — состояние между телом и окружающей средой, когда между ними нет переноса тепла.
Точка кипения — температура, при которой наступает равновесие между жидким и парообразным состояниями вещества.
Точка замерзания — температура равновесия между твердой и жидкой фазами.
Для воды точка кипения соответствует 1000С, а точка замерзания или льда 00С.

Слайд 4

Температурные шкалы

Согласно Международной системе единиц (МСЕ), термодинамическая шкала определяется двумя реперными точками

Температурные шкалы Согласно Международной системе единиц (МСЕ), термодинамическая шкала определяется двумя реперными
и измеряется в кельвинах (К).
Абсолютный ноль (0 К) — теоретический минимум температуры для любого вещества
Тройная точка воды (273,16К) — соответствует температуре равновесия, в которой одновременно могут существовать вода, лед и пар (при определенных условиях).
Температурные шкалы:
Кельвина (К), Цельсия (0С), Ренкина (0R) и Фаренгейта (0F)

Слайд 5

где
Т — температура в кельвинах;
Тс — температура в градусах Цельсия;
TR — температура

где Т — температура в кельвинах; Тс — температура в градусах Цельсия;
в градусах Ренкина;
TF — температура в градусах Фаренгейта.

Слайд 6

Резистивные детекторы температур

— изменение сопротивления проволоки или пленки из металла в зависимости

Резистивные детекторы температур — изменение сопротивления проволоки или пленки из металла в
от температуры.

где R0 — сопротивление при температуре 0°С;
t — температура, °С;
α — температурный коэффициент сопротивления.

Характеристики зависимости сопротивления некоторых металлов от температуры:
1 — никель; 2 — вольфрам; 3 — медь;
4 — платина.

Слайд 7

Два основных типа платиновых проволочных резистивных преобразователей: погружаемый в среду зонд и

Два основных типа платиновых проволочных резистивных преобразователей: погружаемый в среду зонд и
монтируемый на по­верхности чувствительный элемент.
Проволочные элементы устанавливаются на керамическую основу с минимальным натяжением и покрываются защитным материалом, предотвращающим их от воздействия окружающей среды.
Платиновые резистивные преобразователи обычно включаются в одно из плеч моста Уитстона. При этом невысокое со­противление прибора (около 100 Ом) создает проблемы при его комму­тации с измерительной аппаратурой

Слайд 8

Конструкции платиновых проволочных резистивных преобразователей:
а — проволочный зонд; б — проволочный

Конструкции платиновых проволочных резистивных преобразователей: а — проволочный зонд; б — проволочный
преобразователь, монтируемый на поверхности чувствительного элемента; в — тонкопленочный преобразователь, устанавливаемый на поверхности чувствительного элемента

Слайд 9

Термоэлектрические преобразователи (термопары)

— превращают изменение температуры в изменение тока, возникающего вследствие разности

Термоэлектрические преобразователи (термопары) — превращают изменение температуры в изменение тока, возникающего вследствие
температуры на спае двух разнородных материалов, в котором возникает эффект Зеебека.

Зонд состоит из двух спаев: один размещается в точке, где производится
измерение температуры, второй — в точке опорной температуры.
Разность потенциалов Ui-U2, которая образуется на двух спаях зависит от
температуры спаев и измеряется вольтметром. Показания вольтметра
отображают разность температур между спаями.
Термопары прочны и экономичны, обладают хорошими динамическими свойствами.
.

Слайд 10

Типичные термопары

Напряжения для различных термопар:
1 — никель-хром / констант;
2 —

Типичные термопары Напряжения для различных термопар: 1 — никель-хром / констант; 2
железо / констант;
3 — медь / констант;
4 — никель-хром / никель-марганец-алюминий- кремний; 5 — платина-родий / платина; платина-родий / платина;
6 — медь/константан

Слайд 11

Формы спаев в термопарных температурных измерительных преобразователях: а — сваренные внахлест; б

Формы спаев в термопарных температурных измерительных преобразователях: а — сваренные внахлест; б
— развальцованные; в — сваренные встык; г — витые провода

Т
ипы термопарных зондов: а — открытый и незаземленный; б — открытый и заземленный; в — закрытый и заземленный; г — закрытый и незаземленный

Слайд 12

Термисторы

— полупроводниковый резистивный прибор, сопротивление которого зависит от температуры.
Диапазон температур от -50

Термисторы — полупроводниковый резистивный прибор, сопротивление которого зависит от температуры. Диапазон температур
до +300°С.

где RT — сопротивление; А — постоянная, значение которой для разных материалов различно; В — характеристическая температура прибора; Т — температура, К.

По сравнению с резистивными преобразователями характеристики термисторов:
более крутые, т. е. температурный коэффициент сопротивления у них существенно больше, чем в металлах;
падают с увеличением температуры, т. е. температурный коэффициент сопротивления отрицательный.