Перевірка термоелектричних термометрів. Інші з Інші. Робота № 515836

Перехід до торгівельного партнера Binance

Перевірка термоелектричних термометрів

Інформація про навчальний заклад

ВУЗ:

Національний університет Львівська політехніка

Інститут:

Не вказано

Факультет:

Не вказано

Кафедра:

Кафедра АТХП

Інформація про роботу

Рік:

2002

Тип роботи:

Інші

Предмет:

Інші

Завантажити

Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):

Міністерство освіти і науки України Національний університет Львівська політехніка кафедра АТХП Перевірка термоелектричних термометрів Інструкція до лабораторної роботи №7 з курсу “Технологічні вимірювання ті прилади” для базового напрямку підготовки 6.0922500 “Автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології Затверджено на засіданні кафедри автоматизація теплових і хімічних процесів Протокол №____від_______ Львів 2002 Перевірка термоелектричних термометрів. Інструкція до лабораторної роботи №7 з курсу “Технологічні вимірювання ті прилади” для базового напрямку підготовки 6.0922500 “Автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології” /Укл. Б.А. Кріль, Львів: Вид-во нац. ун-ту (Львівська політехніка(, 2002. - 7 с. Укладач: Кріль Б.А., доцент Відповідальний за випуск Пістун Є.П., д.т.н., професор Рецензенти: Савицький В.К. , Вашкурак Ю.З. Мета роботи: вивчити принцип дії, конструкцію та перевірку термоелектричних термометрів. Необхідна підготовка: Теоретичні основи термоелектричного ефекту. Основні відомості. Вимірювання температури термоелектричними перетворювачами базується на застосуванні термоелектричного ефекту або ефекту Зебека, одному з 12-ти теплових явищ, які виникають в електричних колах при змінах температури, магнітного поля і т.д. З курсу фізики відомий термоелектричний ефект, який полягає в тому, що в замкненому колі з двох різнорідних провідників, з’єднання яких знаходяться при різних температурах, буде протікати струм, сила якого буде пропорційна до різниці температур цих з’єднань. Цей ефект пояснюють різним значенням роботи виходу електронів для різних матеріалів ( робота виходу – це енергія, яка необхідна для того щоб утворився вільний електрон ), внаслідок чого в цих матеріалах буде різна концентрація вільних електронів, які почнуть дифундувати. Практично, для вимірювання температури визначають е.р.с. при розімкненому з’єднанні з низькою температурою, оскільки при цьому на вимір не буде впливати опір провідників. Коло з двох провідників називають ще термопарою ( Thermocouple ). Загальна назва – термоелектричний перетворювач або термоелектричний термометр. Майже всі провідні матеріали мають термоелектричні властивості, при високоточних електричних вимірюваннях навіть вживають спеціальних заходів для зменшення впливу цього явища, але не всі вони придатні для виготовлення термоелектричних термометрів. Основні вимоги до матеріалів, з яких виготовляють термоелектричні термометри наступні: Висока хімічна і температурна стійкість. Висока стабільність термо е.р.с. Матеріали, з яких виготовляють термоелектричні термометри, ділять на дві групи – дорогоцінні метали і їх сплави та недорогоцінні метали та їх сплави. Неметалеві провідні сполуки – карбіди та оксиди металів не знайшли практичного застосування через крихкість, хоча їхня максимальна робоча температура може сягати до 3000 С. Дія термоелектричного термометра базується на термоелектричному ефекті (ефекті Зеббека). Термоелектричний ефект полягає в тому, що в електричному колі з послідовно з’єднаних рознорідних провідників виникає струм, якщо в місцях контактів цих провідників підтримується різна температура. Струм виникає за рахунок різної роботи виходу електронів у цих матеріалах. Реально міряють ЕРС, а не струм, бо сила струму ще залежить від опору провідників. Пристрій з двох провідників – термопара. Термо-е.р.с. залежить від різниці температур вільних (опорних, холодних) кінців, а також від складу провідників, які утворюють термопару. Переваги методу: проста конструкція; дуже широкий діапазон вимірювання (від 2 К до 3000 °С); висока точність вимірювання (абсолютна похибка до 0.01 К). Різницю температур цим методом міряють з точністю до 10-7 К; мала інерційність; надійність; хороша відтворюваність і взаємозамінність. Майже всі матеріали мають термоелектричні властивості (провідні матеріали та їх сплави), але мало з них придатні для виготовлення термопар. Вимоги до матеріалів термопар: статична характеристика близька до лінійної; висока хімічна стійкість і стійкість до окислення; стабільна і відтворювана характеристика; широкі межі вимірювання температур; максимальна е.р.с.. Матеріали діляться на дві групи: Дорогоцінні метали і сплави платинової групи, в основному застосовується чиста платина (Pt) і її сплави з родієм (Rh) – 6 %, 10 %, 13 %, 30 % родію. Жаростійкі сплави на основі хрому, нікелю, вольфраму, реніуму. Хромель (Ni Cr) – 89 % нікелю, 9.8 % хрому, 1 % заліза, домішка марганцю; найбільш жаростійкий сплав з хромонікелевої групи. Алюмель (Ni Al) – 94 % нікелю, 2 % алюмінію, марганець, залізо, кремній; цей сплав має магнітні властивості. Копель (Cu Ni) – 44 % нікелю, 56 % міді; дуже близький до складу, але менш жарстійкий – константан. Константан – 55 % міді, 45 % нікелю, домішки марганцю і заліза. Неметалеві електроди на основі провідних карбідів, боридів металів і графіту, застосовуються дуже рідко через високу крихкість, хоча можуть працювати до температури 3000 °С. Застосовуються наступні поєднання електродів: № Найменування пар електродів (назва термопари) Позначення НСХ Міжнародне позначення НСХ 1 Платино-родій – платиновий ТПП13 R 2 Платино-родій – платиновий ТПП10 S 3 Платино-родій – платино-родій, один електрод – 6 % платино-родію, другий – 30 % ТПР B 4 Залізо-константанові ТЗК J 5 Мідно-константанові ТМКн T 6 Ніхросил-нісиловий ТНН N 7 Хромель-алюмелева ТХА K 8 Хромель-константанова ТХКн E 9 Хромель-копелева ТХК L 10 Вольфрам-ренієва, 5 %, 20 % ренію вольфраму ТВР A (A-1; A-2; A-3) З цих термопар з благородних металів найпоширенішою є ТПР (В) – платино-родій – платино-родій; е.р.с. при t = 300 °С рівна 0 (не має чутливості в діапазоні 0 – 300 °С), тому вона застосовується при t > 300 °С (реально 600 °С), для неї не потрібно враховувати поправку на температуру вільних кінців, що є суттєвою перевагою даного типу термопар. Метрологічні характеристики термопар. В залежності від точності термопари їй присвоюють класи 1, 2, 3 (перший, другий, третій). Для кожного класу є нормована абсолютна похибка, постійне значення або значення яке вираховується по формулі. Позначення НСХ Межі вимірювання температур, °С (короткочасно) Абсолютна похибка, ±°С ТПП13 (R) ТПП10 (S) 0 – 1300 (1600, 10-50 год) Клас 1: 0 – 1100 °С ----- Δ = ± 1°С 1100 – 1600 °С ----- Δ = ± (1 + 0.003∙(t – 1100)) Клас 2: 0 – 600 °С ----- Δ = ± 1.5°С 600 – 1600 °С ----- Δ = ± 0.0025∙│t│ ТПР (В) 600 – 1700 (1800) Клас 2: 600 – 1700 °С ----- Δ = ± 0.0025∙│t│ Клас 3: 600 – 800 °С ----- Δ = ± 4°С 800 – 1700 °С ----- Δ = ± 0.005∙│t│ ТХА (К) -200 – +1200 (+1300) Клас 1: -40 – +375 °С ----- Δ = ± 1.5°С +375 – +1000 °С ----- Δ = ± 0.004∙│t│ Клас 2: -40 – +333 °С ----- Δ = ± 2.5°С 333 – 1200 °С ----- Δ = ± 0.0075∙│t│ Клас 3: див. технічні умови на ТП ТХК (L) -200 – +600 (+800) Клас 2: -40 – +300 °С ----- Δ = ± 2.5°С 300 – 800 °С ----- Δ = ± 0.0075∙│t│ А-1, А-2, А-3 0 – +2200 (+2500) Клас 2: 1000 – 2500 °С ----- Δ = ± 0.005∙│t│ Клас 3: 1000 – 2500 °С ----- Δ = ± 0.007∙│t│ Залежність е.р.с. від температури для термопар описується поліномами, а також є градуювальні таблиці в яких вказана е.р.с. через 1 °С. Значення е.р.с. приведене до температури t2 (вільних кінців), яка рівна 0. Характеристики усіх термопар нелінійні. Видовжувальні провідники. Вихідним сигналом термопари є е.р.с., значення якої залежить від різниці температур гарячого спаю і вільних кінців. Значення температури вільних кінців враховується у вторинному приладі. Для підведення е.р.с. до вторинного приладу використовуються спеціальні видовжувальні провідники, які мають таку саму ж характеристику, як і термопара в діапазоні температур 0 – 100 °С і виготовляються з дешевих сплавів міді і нікелю (це для дорогоцінних матеріалів). Іноді такі провідники називають компенсаційними, хоча вони нічого не компенсують. 1 – термопара; 2 – видовжувальні провідники; 3 – вторинні прилади. Для виготовлення видовжувальних провідників для термопар з дорогоцінних матеріалів застосовують мідь і сплави міді з нікелем. Колір ізоляції провідників: червоний (рожевий) – додатній (до електроду “+”), від’ємний – зелений. При під’єднанні термопари обов’язково потрібно дотримуватись полярності під’єднання видовжувальних провідників!!! Для термопар градуювань ХА, ХК застосовують такі ж сплави, які не підійшли для виготовлення термопар. Колір ізоляції видовжувальних провідників для ХА: червоний (рожевий) – “+”; коричневий – “-”. Для ХК: фіолетовий (чорний) – “+”; жовтий (оранжевий) – “-”. Джерела нестабільності статичних характеристик термоелектричних термометрів. Основними факторами нестабільності СХ термопар є хімічні і фізичні неоднорідності в полі градієнта температур. За реакцією зовнішнє середовище коло термопар ділиться на: окислювальне, відновлювальне, нейтральне. В окислювальному середовищі проходить процес окислення окремих компонентів. За рахунок цього міняється склад провідників. Окислювальне середовище обмежує максимальну робочу температуру. Воно вважається менш-більш сприятливе. Відновлювальне середовище – дуже несприятливе для термопар всіх типів. У цьому середовищі проходять такі небажані процеси: якщо є водень, йде насичення воднем, термопара стає крихкою; є СО – процес карбідізації; відновлення окисів ізоляції до чистих металів і дифузія їх в матеріал термопари при високій температурі. Термін служби термопар у відновлювальному середовищі – дуже малий (одиниці, десятки годин), тому в таких середовищах вимірюють температуру одночасно. У відновлювальному середовищі на платині і її сплавах ідуть каталітичні реакції. Термопара може завищити покази на декілька десятків градусів. Найсприятливіше для роботи термопар – нейтральне середовище, буває рідко. Механічні деформації вносять різні фізичні неоднорідності, які міняють хімічний потенціал і впливають на термо-е.р.с.. Зміна кристалічної структури теж міняє термо-е.р.с.. Ядерне (радіаційне) випромінювання призводить до атомних перетворень, термо-е.р.с. різко міняється. Конструкція термопари. Діляться на дві групи: ті, які занурюються в середовище і поверхневі, для вимірювання температури поверхні. Довжина найрізноманітніша: від кількох см до 16 м (спеціальні – до 32 м). Термопара складається із захисного кожуха, чутливого елементу (може бути 2) і клемної колодки для з’єднання або з’єднувального кабелю з тих же провідників. Є кабельні термопари. Чутливі елементи зроблені так, що їх можна замінювати. Ізоляція для високих температур – різні сорти кераміки (керамічна соломка, буси з каналами). Захисний кожух виготовляються з жаростійких сортів сталі і для високих температур – з кераміки. Типи термопар: ТХА-151 -50 – +1000 °С ТХК-151 -50 – +600 °С ТХА-0515 -50 – +900 °С ТХК-0515 -50 – +600 °С ТХА-0806 ТХК-0806 ТХА-0179 ТХК-0179 ТХА-0279 ТХК-0279 ТПП-0555 0 – 1300 °С ТПР-0555 300 – 1600 °С ТПП-0679 300 – 1600 °С ТПР-0679 300 – 1600 °С ТПП-0779 300 – 1600 °С ТПР-0779 300 – 1600 °С ТВР-0687 0 – 1800 °С Прилади для роботи з термоелектричними термометрами. Магнітоелектричні мілівольтметри. Автоматичні потенціометри (автокомпенсатори). Перетворювачі в уніфіковані аналогові та цифрові сигнали (безшкальні, шкальні). Блоки вільно-програмованих контролерів для роботи з термопарами.

Інші Інші

13.12.2011 03:12-

Коментарі

Ви не можете залишити коментар. Для цього, будь ласка, або зареєструйтесь.

Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!

Маєш корисні навчальні матеріали, які припадають пилом на твоєму комп'ютері? Розрахункові, лабораторні, практичні чи контрольні роботи — завантажуй їх прямо зараз і одразу отримуй бали на свій рахунок! Заархівуй всі файли в один .zip (до 100 МБ) або завантажуй кожен файл окремо. Внесок у спільноту – це легкий спосіб допомогти іншим та отримати додаткові можливості на сайті. Твої старі роботи можуть приносити тобі нові нагороди!

поділитись