evtiheeva_n_n__izmerenie_yelektricheskih _i_neyelektricheskih (1024282), страница 55
Текст из файла (страница 55)
7 9 , я ) . В с л е д с т в и е э т о г о при у д а л е н и и о т с т е н к и о б ъ е к т а 2 градиентшаетсятемпературД©/Д/и тепловойвтермометреу м е н ь ш а е т с я , т а к ж е уменьпоток, передаваемыйпутемп р е д е л е при о ч е н ь б о л ь ш о й д л и н е т е р м о м е т р а /ент т е м п е р а т у р ыД0/Д/теплопроводности. Вв н у т р и о б ъ е к т а градина чувствительном к о н ц е стремится к нулю,к н у л ю с т р е м и т с я и т е п л о в о й п о т о к , п е р е д а в а е м ы й о т н е г о п у т е м теплопроводности.Е с л и нет д р у г и хпотерь тепла, то температура ©2будетравна температуре о к р у ж а ю щ е й среды © i .Длинутермометрамонтажнымгоневсегдасоображениям.потока, исходящегоотВможноувеличить по к о н с т р у к т и в н о -этом случае д л яизмерительногоуменьшенияконца, можнотепловорекомендовать т е п л о и з о л я ц и ю е г о п р о т и в о п о л о ж н о г о к о н ц а и м е с т а п р о х о д а ч е р е зстенкуобъекта.и уменьшаетЭтоповышаеттемпературуградиент температуры возлевсеготермометраего и з м е р и т е л ь н о г оконца.227И з м е р и т е л ь н ы й к о н е ц т е р м о м е т р а у ч а с т в у е т в т е п л о о б м е н е излучением со с т е н к а м и о б ъ е к т а и д р у г и м и э л е м е н т а м и его к о н с т р у к ц и и .Эти э л е м е н т ы м о г у т и м е т ь т е м п е р а т у р у , о т л и ч н у ю о т и з м е р я е м о й ,ч т о в ы з ы в а е т п о т е р и т е п л а и з м е р и т е л ь н ы м к о н ц о м и у в е л и ч и в а е т погрешностьизмерения.
Теплообмен излучением вызывает наибольшуюпогрешность при измерении в ы с о к и х температурпосколькумощность4лучистоготеплового(более 400—500 ° С ) ,потокапропорциональнаГ . Д л я у м е н ь ш е н и я и з л у ч е н и я т е р м о м е т р а его в н е ш н я я п о в е р х н о с т ьделаетсяблестящей.Этоуменьшаеткоэффициентизлучениясиэ ф ф е к т и в н ы й коэффициент излучения С 1 2 в формулах (4.213) и (4.214)и уменьшаететсяпотокувеличениеизлучения.
ДругимтемпературыТ2,путемвходящейвего у м е н ь ш е н и я я в л я формулу(4.214).Этод о с т и г а е т с я л и б о п у т е м т е п л о и з о л я ц и и с т е н о к о б ъ е к т а , н а п р и м е р трубы,покоторойпроходитгорячий газ(рис. 4.80), либо установкойт е р м о м е т р а и л и его и з м е р и т е л ь н о г о к о н ц а 1 в э к р а н 2 с полированными поверхностями(рис. 4.81). Экран имеет температуру, близкуюк температуреи м о щ н о с т ь т е п л о в о г о и з л у ч е н и я , т е р я е м о г о терсреды,мометром, становится пренебрежимо малой.Измерениетермометраразличныхнестационарныхобычнонаходитсямеханическихитемператур.Чувствительныйвнутри чехла,химическихэлементзащищающеговоздействий, к а кегоотсхематичес к и п о к а з а н о н а р и с .
4 . 8 2 . Е с л и при п о с т о я н н о й о к р у ж а ю щ е й температ у р е 0 п о т е р и т е п л а п р е н е б р е ж и м о м а л ы , т о т е м п е р а т у р а в с е х элементов датчика-(чехла1и ч у в с т в и т е л ь н о г о э л е м е н т а 2)о д и н а к о в а ©х =© 2 . Е с л и ж е о к р у ж а ю щ а я т е м п е р а т у р а и з м е н я е т с я , т о в н а ч а л е изменяется температуратурач е х л а , а з а т е м с н е к о т о р ы м о т с т а в а н и е м темперачувствительногоэлемента.Это о б у с л о в л и в а е тинерционностьдатчика.\Прирассмотренииполагаем, чтодинамическихсвойствдатчикатемпературып р и с у т с т в и е т е р м о м е т р а н е и з м е н я е т т е м п е р а т у р у окруж а ю щ е й среды и чтов ы р а в н и в а н и е температур в чувствительном зле-м е н т е и з а щ и т н о м ч е х л е п р о и с х о д и т з н а ч и т е л ь н о б ы с т р е е , ч е м и х наг р е в а н и е , т.
е. в д а н н о мп о п е р е ч н о м с е ч е н и и ч у в с т в и т е л ь н о г о ; элемент а и с о о т в е т с т в е н н о з а щ и т н о г о ч е х л а в с е т о ч к и и м е ю т о д и н а к о в у ю температуру.ратурыЭтодопущениео б ы ч н о с п р а в е д л и в о п р и и з м е р е н и и темпепромышленными термометрами.С о с т а в и м д и ф ф е р е н ц и а л ь н о е у р а в н е н и е и з м е н е н и я т е м п е р а т у р ы датчика по схеме, представленной на рис. 4 £ 2 .
При увеличении температуры-с р е д ы © т е р м о м е т р н а г р е в а е т с я . С о г л а с н о з а к о н у Н ь ю т о н а к о л и ч е с т в о тепл а , п р о ш е д ш е е ч е р е з г р а н и ц у с р е д а — з а щ и т н ы й ч е х о л ^ з а в р е м я dt, определяетсявыражениемdQ = « ! • $ ! ( © - © t ) ,228(4.215)гдеa i _ к о э ф ф и ц и е н т т е п л о п е р е д а ч и от с р е д ы к ч е х л у ;поверхности чехла; ©j — т е м п е р а т у р а чехла.Тепло dQ расходуется на н а г р е в чехла:S— площадьd<2, = Cxd&x,г д е Сх(4.216)— т е п л о е м к о с т ь ч е х л а , и на н а г р е в ч у в с т в и т е л ь н о г о э л е м е н т а :dQ2 = C2d®2,(4.217)г д е С2 — т е п л о е м к о с т ь ч у в с т в и т е л ь н о г о э л е м е н т а .Согласно з а к о н у сохранения энергииdQ = dQx + dQ2.(4.218)Подставив ( 4 .
2 1 5 ) , (4.216) и (4.217) в ( 4 . 2 1 8 ) , получим^ ( 0 - ®r)dt = Cxd®x+ C2d&2.(4.219)Д л я того чтобы исключить из этого в ы р а ж е н и я ® х , в о с п о л ь з у е м с яуравнением т е п л о в о г о баланса чувствительного элементаи252(©1- в 2 ) А = C2d®2 ,(4.220)г д е i $ 2 — п о в е р х н о с т ь ч у в с т в и т е л ь н о г о э л е м е н т а ; а — к о э ф ф и ц и е н т тепл о п е р е д а ч и о т чехла к ч у в с т в и т е л ь н о м у э л е м е н т у .Продифференцировав это выражение ичение d<d\jdt2в•TxT2d ®2[dtгдеТх2(4.219),+Ct/atSx,=(7fiТ2+Т2п о д с т а в и в п о л у ч е н н о е знаполучим=++ ©2Tx2)d®2/dtC2/a2S2,Т12= 0,(4.221)= C2/aiSx— постоянные в р е м е н и чехла, чувствительного элемента и смешаннаяпостоянная времени.И з м е н е н и е т е м п е р а т у р ы ч у в с т в и т е л ь н о г о э л е м е н т а д а т ч и к а , имеющ е г о о д и н з а щ и т н ы й ч е х о л , о п и с ы в а е т с я д и ф ф е р е н ц и а л ь н ы м уравнен и е м в т о р о г о п о р я д к а .
О н о и м е е т а п е р и о д и ч е с к о е р е ш е н и е . П р и скачкообразном изменении измеряемой температуры от ©'до ©"температура ч у в с т в и т е л ь н о г о э л е м е н т а © 2 и з м е н я е т с яв с о о т в е т с т в и и с уравнением= Axe~©г (Огде А х и А 2PltР+ А2е~ *'+ ©",(4.222)— постоянные интегрирования;р,и р2— к о р н и характеристического уравненияР ь 2гД.=l - ( T I+Т2+Т12)±Y/(TT+Т2+2Т12) -г рафик изменения температуры 02 показана на рис.
4.83.4Т\Т%\12ТХТ2(4-2 2 3)en2в1Рис 4 84Рис. 4.83Датчик температуры с одним чехлом я в л я е т с я инерционным звеномвторогочтопорядка,^ Из теории автоматического регулирования известно,такоенозвеном о ж е т быть представлено в виде д в у х последовательвключенных инерционных звеньев первого порядка. Этим звеньямсоответствуютуравнениевадифференциальныечувствительногоситкакуравненияпервогоо п и с ы в а е т процесс нагрева чехла, д р у г о еотэлемента.свойствПереходный процесси характеристикпорядка.Одно— п р о ц е с с нагретермометразави(Т2), т а ки отпреобразователяс в о й с т в и х а р а к т е р и с т и к с р е д ы , т е м п е р а т у р а к о т о р о й и з м е р я е т с я (TtиГ12).Приваттестации д и н а м и ч е с к и хтакихэтогоусловиях, чтобыс в о й с т в д а т ч и к а его и с п ы т а н и я в е д у тпараметры среды влиялиминимально.Длят е р м о м е т р о п у с к а е т с я в с о с у д с к и п я щ е й , н е п р е р ы в н о перемеш и в а е м о й в о д о й .
Б л а г о д а р я и н т е н с и в н о м у п е р е м е ш и в а н и ю с и л ь н о возр а с т а е т к о э ф ф и ц и е н т т е п л о п е р е д а ч и а г и у м е н ь ш а ю т с я п о с т о я н н ы е врем е н и Т\ и Т\г- В п р е д е л е о н и с т р е м я т с я кнулю, и уравнение(4.221)вырождается в дифференциальное уравнение первого п о р я д к а :T2d@2/dt02+=(4.22^0.При с к а ч к о о б р а з н о м и з м е н е н и и и з м е р я е м о й т е м п е р а т у р ы на ДС= ©" — 0' градусов решение описывается выражением_ /Га©2 = два - в '>+0'>уг д е ©' — н а ч а л ь н а я т е м п е р а т у р а т е р м о м е т р а .ВграфикачиеУусловиях реального динамического испытания начальный участокпереходногообусловленоныхпроцессатем,чтоотличаетсяФ0,Т12Туточках сечения датчика и чехлаотэкспоненты.ЭтоотлиФ 0, а т а к ж е т е м , ч т о в различтемпература устанавливаетсянеодновременно.Дляопределенияменяется(рис.230интервалаэкспоненциально,4.84).Линейныйвремени,строитсяучастоквкоторомграфиккривойтемпературафункции1пД©=изf(t)соответствует экспоненциаль-н о м у и з м е н е н и ю т е м п е р а т у р ы .
Величинаггде=f]Д©2(faи"f2fi)/OnA0i- время-(4.226)1пД©2),начала и к о н ц а л и н е й н о й ч а с т и г р а ф и к а ;Д0]и— с о о т в е т с т в у ю щ и е и з м е н е н и я т е м п е р а т у р ы , н а з ы в а е т с я постоянной т е п л о в о й и н е р ц и е й д а т ч и к а т е м п е р а т у р ы .
Она б л и з к а к п о с т о я н н о йвременииГ2является паспортной величиной.4 . 3 . 3 . Измерение расхода жидкостей и газовРасход—этофизическаяством жидкости или газа,цу времени.Различаютва и з м е р я е т с я ввеличина, определяемаяколичеп р о х о д я щ и х ч е р е з т р у б у и л и р у с л о в единио б ъ е м н ы й р а с х о д Q , к о г д а к о л и ч е с т в о вещесто б ъ е м н ы х е д и н и ц а х , и м а с с о в ы й М , к о г д а о н о измер я е т с я в е д и н и ц а х м а с с ы .
Р а с х о д с в я з а н с о с р е д н е й п о с е ч е н и ю потока с к о р о с т ь ю v и п л о щ а д ь ю е г о с е ч е н и я S с о о т н о ш е н и я м иQ = vS;(4.227)М = pvS,где р — п л о т н о с т ь с р е д ы .Наиболеераспространенным методом измеренияя в л я е т с я м е т о д его•ужаюшемизмерения поустройстве.Схемарасходавтрубахпеременному перепаду давления нарасходомерапоказананарис.4.85.Втрубу 1 в с т а в л я е т с я у с т р о й с т в о 2, сужающее п о т о к , н а п р и м е р диафрагма— дискс отверстием.В местес у ж е н и я с к о р о с т ь п о т о к а возрастае т и его к и н е т и ч е с к а я э н е р г и я у в е л и ч и в а е т с я . Э т о в ы з ы в а е т у м е н ь ш е н и еРис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
