Григорьев В.А., Зорина В.М. - Тепло- и массообмен. Теплотехнический эксперимент. Справочник (1982) (1062114), страница 115
Текст из файла (страница 115)
ределять по полям плотности путем обработки снимков области течения, получеияых иа теневых оптических приборах (см. и. 8.2.8). Если давление в области течения известно, то пересчет плотности иа температуру производят с использованием уравнения состояния. Метод дает хорошие результаты для высокоскоростных разрел<еи. иых потоков, для которых применение зондовых методов затруднительно. Нв снимках, полученных при настройке нитерферометра иа полосы бесконечной ширины, темные и светлые полосы выделяют области с постоянной температурой (изотермы), На снимках; полученных иа теневых приборах с оптической решеткой в факельной плоскости, светлые и темные линии соответствуют областям течения с пас/одиными градиентами температуры. О методах измерения температуры разреженного газа см. [51[.
Методы эксперимент«донага исследования полей кзл. нзыпцнык твмцердтуры твврдых тпл В телах беэ анутренних «сгочнидоб теплоты измерения производят с помощью термопар илитермометров сопротивления, устанавливаемых внутри тела, С помощью термометров соцротивлеиия измеряют среднюю температуру на участке ега расположения, а с помощью термопар — распределение температуры в теле. В результате, размещения датчика температуры в теле искажается поле температуры в месте его расположения из-за нарушения однородности тела и иэ-за отвода (или подвода) теплоты па проводам и конструктивным элементам датчика. Искажение температурного поля при выполнении паза (сверления) для размещения датчика показано на рнс, 8 11 [19), Как видно, температура на поверхностях паза неодинакова и может сильно отличаться от температуры в тех же точках тела без паза.
Расчет поля температуры при эадолнсяии цилиндрического паза однородным материалом, отличающимся от материала тела, приведен в [2Щ, С целью уменьшения искажающего влияния паза его выполняют небольшим. Определить точно место касания чувствительного элемента и поверхности паза практически невозможно. Поэтому возникает неопределенность в измеРении темпеРатУРы в интеРвале 6(=(д †. — 1в.
Порядок значений 61 может быть оценен приближенно методами электрамаделнроваиия. Приближенность связана с невозможностью точного задания термического сопротивления паза с заложенным в него датчиком прежде всего из-за существования неконтролируемых зазоров. Отвод теплоты по проводам термопары приводит к различию между температурой сная'1д и температурой в данной точке тела, не искаженной присутствием термопары (о. Для термопары на поверхности массивного тела, обменивающегося теплотой с Рис. 8,11, Искажение поля температуры в теле с пазом.
и дои«ерим; б — температура аа дооерддоотдд ды д.з.з. жидкостью, величину 61=(о — (д можно-оценить по формуле [22) 61 = (Го — (ж), (8. 37) у) — уев !+у) где т) = Л(Ло., Л = (цйдУ2гдздзй + + яйз ' 2с~йайз)д — проводимость термопаЗвй ры иэ двух проводов; Ло = — )г й; е= 3 ос' . = яй,и /Ло;ад, ао и дд, до — соотиетствую. щие коэффициенты теплоотдачи н теплопро.
водности для проводов термопар и для массива; (м — температура жйдкости; йо †радиус сная. Индексом «д» обозначены величины для термопары (датчика), видексом 0 †д массива. Для пластины толщиной б, омываемой со стороны расположения проводов термопары жидкостью с температурой (мь а с другой — с температурой Гмо(1 ь величина 61=1д — го может быть оценена по формуле [231 61 Лг ((жг (о) Лз (го ужа) (Лд+Ла)+2ядоебйсКг(ей с) )Ко(зйо) (8. 38) д,-~ —,г„, пары;Л =яй~~а~; в= [/г(со +ц )1()г 6) ' ам н и„— коэффициенты тецлоотдачи на поверхностях пластины; Ко и К, — модифгь цированные функции Бесселя 2-го рода нулевого и первого порядка. Снижение погрешностей измерения температуры достигается следующими приемами. Спай термопары должен находиться в хорошем тепловом контакте с телом. Для этого его нрнваривают, прнпаивают или зачеканивают в месте закладки свая.
Приварку спаев удобно производить конденсаторной сваркой '[24 — 26). Провода в электроиэоляции помещают в металлические капилляры, которые затем вместе с ним протягивают через фильеры с отверстиями, соатвет ствующнми по форме и размерам пазу. Обработанные таким путем капилляры впрессовывают в пазы. Существует также способ, прн котором пазы с заложенными в изоляции проводами заполняют металлом путем напыления.
Погрешности уменьшаются для тел из металлов с большой теплопроводностью. Термопары в изоляции могут занлавляться серебром или медью в кольцевом зазоре между тонкостенными трубками из нержавеющей стали [25, 611. Отводимые провода размещают в плоскостях„близких к изотермическим. Следует избегать вывода проводов через рабочую жидкость. Прн необходимости такого вывода провода должны быть хороню теплоизолироваиы. В натурных экспериментах (например, при измерениях температуры стенок парогенерирующих труб) йри выводе проводов через высокотемпературную и агрессивную среду гровода помещают в защитные кожухи с Метода экспериментального изучения тепла- и ынссообмсне 410 Равд. 8 Рис. 8.12.
Способы заделки термопар для измерения температуры в твердом теле, л, б — заделка тсрмппэр э тслстсстсивпй трубе; э — заделка тэрмппэр иэ стенке трубы, пбагрсвээмпй переменным электрическим тпкпм; и — зонд для измерения температуры иэ внутренней ппвсрхнасти трубы, обогреваемой псрэмсииым элсктричэскпм тпкрм; г — труба; 2 — мстэлличссиис прабки; 3 — кэиэвки; 4 — кэпилляры; б — слэй тсрмспэры; б — слой слюды; 7 — прпвпдэ; з — тело зонда. У г! Рис. 8.13. Закладка термопар для измерения температуры стенки, трубы, обогревае. мой постоянным электрическим током. 1 — труба; 2 — тсплпиэплпнип; 3 — тсплпмср; 4— пхрэиный иэгрсвэтслэ; б — слей слюды, агдсляюший спэй пт трубы; б — провода. охлаждением (27]. Типичные приемы заделки термопар показаны на рис.
8.!2. Вопросы технологии изготовления и заклад кн т монар рассыотрены в !24, 25]. Р змеряемая температура относится к месту расположения геометрического центра чувствительного элемента. Температуру на поверхности теплообмена находят путем пе. ресчета по формулам теплопроводности (см. равд. 2), Наиболее прост пересчет в случае одномерного температурного поля. В сложных температурных полях производится анализ поля температуры методами злектротепловой аналогии, Температуру тел с внутренпимы исто«- попами теплота измеряют с помощью'термопар, спай которых укрепляют вблизи поверхности с э)инг!мальиым нарушением однородности тела, Для тонкостенных пластин илн труб спаи укрепляют иа их поверхности Если внутренние источники обусловлены прохождением по телу электрического тжв, способ крепления спаев может бьггь различным для постоянного и переменного тока. На показания термопары, спай которой находится в электрическом контакте с поверхностью тела, накладывается «шаговое напряжение» ЛУ=ИЙ, где 1 — сила тока; Лй — сопротивление участка пластины илн трубы Ы, равного размеру сная.
При переменном токе зта составляющая выходного сигнала термопары может быть исключена электрическими фильтрами. Простейшим фильтром является ранха гальванометра в схеме измерения терно-ЭДС с помощью потеициометра постоянного тока. Прн теплообмене внутри трубки спаи термопар приваривают к ее наружной поверхности, а провода несколько раз плотно обматывают через слой слюды вокруг трубки (рис. 8.12, в). При теплообмене на наружной поверхности трубки малого диамет.
ра, когда приварка спаев к внутренней поверхности трубки затруднена, внутрь трубки вводят подвижный зонд с одной или несколькими термопарвми, спан которых плотно прижимаются к внутренней поверхности трубки (рис. 8.!2, г). При обогреве постоянным током необходимо избежать наложения шагового напряэкеиия на сигнал термопары. Спай термопары прижимается к поверхности трубки или пластины через тонкий слой изолятора, например слюды (рис. 8.13).
Снаружи помещается слой теплоизоляции с размещенным в нем тенломером (см. п. 8.3.5) с дифференциальными термопарами и охранным электрическим нагревателем. Мощность нагревателя регулируется так, чтобы тепломер показывал отсутствие потерь теплоты через изоляцию. Пересчет измеренных температур иа температуру поверхности теплообмена уэ производят по формулам теплопроводности при наличии внутренних источников теплоты (см. п. 2.3.8).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
