Метрологическое обеспечение производства и испытаний газотурбинных двигателей летательных аппаратов Иванов В.С. (1014177), страница 7
Текст из файла (страница 7)
10). Электродвижущая сила, создаваемая разнородными проводниками, будет функцией температур: (27) Бели поддерживать температуру одного из спаев:постоянной, например„То — — сонями, то получим Эта зависимость для различных термоэлектрических пар устанавливается из таблиц на основе стандартных градуировок. В качестве термоэлектродных материалов используются благородные и другие металлы н нх сплавы. Термопары из благородных металлов применяются для измерений высоких температур (до 1400"С). Широкое распространение получили термопары типа ХА (хромель-алюмель — сплав из 89% И1, 9,8% Сг, 1,0% Ге, 0,2% Мп н 94% И1; 0,5% Ге, 2,0% Р1, 2,5% Мп, 1,0% 81) и при температурах до 1100'С и типа ХК (хромелькопель — сплав из 45% Ж, 55% Сц) прн температурах до 700'С.
Присоединение измерительного прибора к термопаре с помощью медных проводов имеет один недостаток — возникает необходимость в стабилизации температуры самого измерительного прибора. В случае применения термопар из неблагородных дешевых материалов соединение с прибором может выполняться проводами нз тех же материалов, что и сама термопара.
Для термопар из сплава платинародий-платина (ПП) и отчасти пз хромель-аллюмеля (ХА) рекомендуется применять компенсационные провода из материалов„развивающих между собой тЯкук1;ке ТЭДС, как и осиленная термопара прп одинаковых температурах. Положительным электродом компенсационного проводя для термопар типа ПП может бьггь взята медь, я отрицательным — сплав из 99,4 % Си + 0,6% И1. Компенсационные провода для хромель-яллюмелевых термопар выполчяются из меди(положительный электрод) и сплава 60% Сп + 40% М. (сплав константан). Следует иметь в виду, что при использовании термопар с платиновыми сплавами для измерения температур в зоне горения может иметь место так называемый каталитический эффект~ зякл1очяющиися В тОм, чтО при НОпадянии на незащищенный сияй термопары топлива усиливается горение и это дает завышенную температуру. Одним из способов устранения этого эффекта ягляется покрытие термоспяя защитным слоем.
Термопаря, изготовленная с малоинерционным приемником из мпкрокабеля, может заделываться в лопатку плп какую- либо другу1о деталь двигателя для измерения температуры пот ~,е~ етп а тчъюъча ~~~~~~1~ ~~~И я тти тт ЙР искажая аэродинамических сВОЙстВ.
Инерционность е кабельных термопар с закрытым термос- паем, измеренная на уровне 63,2% от установившегося значения при скорости 45 м/с для различных диаметров составляет: в=1,5 с; 0=1,5 мм 0=1,0 мм е=1,0 с; 0=0,7 мм а=0,7 с; 0=0,5 мм а=0,4 с. Для открытых гермоэлектродов с микрокабелем соответствун>щего диаметра инерционность в будет в 2 — 3 раза ниже. В Харьковском авиационном институте для измерений поверхности разработаны одно- и двух электродные пленочные термопары ~37), работающие в диапазоне до ~1000 — 1050)"С С помощью специально разработанной технологии на поверхность детали наносится изолирующий слой, а затем термоэлектроды.
Наилучшие метрологические показатели имеют двухэлектродные термопары типа платина-платинородий. Одноэлектродные термопары, у которых вторым электродом служит материал самой измеряемой поверхности (например, лопатка), менее точны и стабильны. Были предприняты попытки создания и практического применения платиновых термопар для измерений температуры газа, однако сейчас можно говорить лишь о получении качественной картины динамического процесса. Преимущество этих термоприемников в том, что они, имея малую инертность, достаточно точно фиксируют моменты резких температурных параметров. 4.2. Термоиндикаторы Для получения картины распределения температур по поверхности деталей двигателя внедряются различные термоиндикаторы из лаков и,краски.
Верхней границей рабочей температуры известных термоиндикаторов можно считать 1500 С. Различают одно- и многопереходные термоиндикаторы. Однопереходный индикатор изменяет свой цвет при превышении только одной предельной температуры. Поэтому для измерений в не- которой заданнои области температур необходим набор термоиндикаторов на различные предельные температуры переходов.
Зарубежные фирмы выпускают такие наборы, включающие до 100 и более градаций, что дает возможность оценивать температуру с опгибкой порядка 5%. Обычно при проведении подготовительной работы термоиндикаторы с различной температурой перехода наносятся на исследуемую поверхность в виде полос. Много переходные термоиндикаторы посредством одного состава позволяют оценить несколько предельных температур по различным цветовым окраскам, получаемым при нагреве.
Аналогичные явления, связанные с изменением цвета, происходят при нагреве некоторых металлов (цвета побежалости). Нужно подчеркнуть, что термоиндикаторы фиксируют наибольшую температуру, имевшую место при испытании, и могуг ре- Ъ агировать на отдельные забросы температуры. Что касается влияния газовой среды, вибрации, продуктов сгорания топлива и длительности теплового воздействия, то влияние этих факторов на состояние термоиндикаторов еще недостаточно изучено. Определенные трудности в использовании термоиндикаторов связаны с .необходимостью разборки двигателя после испытаний.
Однако возможность изучения температурных состояний на значительных поверхностях деталей с целью выявления наиболее напряженных точек делает этот метод исследования достаточно эффективным ~14]. 4.3. Термометры сопротивления Действие электрических термометров сопротивления основано на изменении проводниками и полупроводникамй своего электрического сопротивления при нагревании. Большинство металлов при нагревании увеличивают свое сопротивление.
Использование этого типа термометров сводится к изменению сопротивления. Для преобразователей, изготовленных из меди, никеля и многих других чистых металлов, зависимость сопротивления от температуры линейна: (29) При ~= ~» — ~ ~, а ~~ — Ф Д=Л~; минус 50"С < ~ < 180 С, где Р., — сопротт~влен6~е п~и температуре градуировки ~о, 48 а = 4,26I(10 К) — температурный коэффициент расширения для меди; (30) Л1 — приращение температуры; а=4 —: 6Л10 К) — для большинства чистых з металлов; (31) о = 6,4/(10 К) — для никелевых преобразователей. (32) Полупроводниковые материалы имеют отрицательный коэффициент, на порядок больший, чем у металлов.
Для платиновых преобразователей зависимость сопротивления от температуры нелинейная: А) для интервала температур от О С до 630 С: ~о 1 +'4~+ ~~ В) для интервала температур от минус 183 С до 0"С: (33) (34) где А, В. С вЂ” постоянные коэффициенты. С целью повышения чувствительности для термометров сопротивления желательно выбирать материалы с большим удельным сопротивлением. Для изготовления термометров сопротивления наиболее широко используют медь (до 150"С) и платину (до 700"С). Конструкция термометра сопротивления состоит из термочувствительной проволоки, намотанной на изоляционный каркас и помещенной в защитный корпус (чехол).
Выводы проволоки выведены на штепсельный разъем. Для получения электрического сигнала в виде электрического тока или напряжения используют мостовые электрические схемы, в одно из плеч моста включают термометр сопротивления. Разбаланс моста, получаемый при изменении сопротивления вследствие нагрева, служит мерой измеряемой температуры.
В самопишущих приборах часто используются автоматические самобалансирующиеся мосты. В бортовых системах в качестве вторичных приборов иногда используются приборы типа лагометров, реагирующих на отношение двух токов, что дает возможность снизить ошибки, получаемые вследствие изменения напряжения, питающего измерительную схему. Для измерения быстропеременных изменений температуры применяются термометры сопротивления, изготовленные из тонкой проволоки, закрепленной между двумя ножками — держателями. Нить с диаметром 30 — 40 мкм из вольфрама приваривается к ножкам, закрепленным на изолируемом основании. Такие термометры без кожуха имеют инерционность порядка нескольких сотых долей секунды, однако их можно рекомендовать только для экспериментальных работ, так как они быстро повреждаются и выходят из строя ~15~.
4.4. Пирометры излучения Принцип работы пирометров излучения основан на изменении излучения нагретых тел. Достоинством пирометров излучения является то, что сам прибор не входит в непосредственное соприкосновение с измеряемой средой и не искажает ее температурное поле. Диапазон измерений их составляет от 400 до 1500'С, но может быть значительно расширен (табл. 7). Наиболее распространенными являются фотоэлектрические пирометры, в которых излучение нагретого тела воспринимается фоточувствительном элементом — фотодиодом или фотоэлементом. Фотоэлектрические пирометры, иногда называемые оптическими, применяют в основном для измерения и контроля температуры лопаток турбины.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
