Преображенский В.П. Теплотехнические измерения и приборы (1240837), страница 21
Текст из файла (страница 21)
табл. 3-3-1). Рассмотренная схема первичного преобразователя (рис. 3-3-1) реализуется в дилатометрических электрических двухпозицнонных терморегулирующих устройствах типа ТУДЭ, которые изготовляет казанский завод «Теплоконтроль» на различные диапазоны температур в интервале от 30 до 1 1000'С. Они выпускаются классов точности 1,5 и 2,5 в зависимости от диапазона температур и модификации. Рассмотрим реле температуры типа РТ-300, которое представляет собой дилатомегрнческое устройство с электроконтактной системой.
Это реле может быть использовано для сигналнзании (или регулирования) температуры в диапазоне ог 100 до 300'С в качестве первичного преобразователя. Схсма устройства реле температуры РТ-300 показана на рис. 3-3-2. Чувствительным элементом реле является зрубка ) и пружина контактного устройства 2. Материал трубки по сравнению с материалом пружины имеет больший коэффициент линейного расширения. При нагревании чувствительного элемента реле трубка удлиняется и связанный с ней упор 3 перемещается относительно пружины, что приводит к уменьшению зазора И„устанавливаемого в зависимости от заданного значения температуры с помощью регулнровочного винта 4. При достижении заданного значения температуры среды зазор И полностью выбирается, а дальнейшее повышение температуры ее вызывает растяжение пружины и, следовательно, размыкание контактов б.
Понижение температуры среды вызывает уменьшение длины трубки н возврат пружины а исходное положение. При этом контакты снова замыкаются. Узел зада«чика температур снабжен шкалой, что облегчает регчьлировку зазооа И. Погрешносгьсрабагывання контактов не превышает -~-ОС. Реле РТ-300 выпускает казанский завод «Теплоконгролыь Биметаллические температурные реле. В качестве чувствительного элемента в биметаллических температурных реле нсполь- зуется термобиметаллическая пластина 1 (рис.
3-3-3). Эта пластина состоит из двух слоев разнородных металлов, обладающих различными коэффициентами линейного расширения (например, инвар — латунь, инвар — сталь), сваренных между собой по всей плоскости соприкосновения. Ф Различие коэффициентов ли- нейнсго расширения метало лических пластин, составляющих термобимегалл, и положено в основу принципа действия биметаллических температурных реле. При нагре- 3 ванин термобвметаллической 3 пластины последняя изгибаег- Х ся в сторону металла (инвара) с меньшим коэффициентом линейного расширения н при 3 заданной температуре замыг кает контакты 2. Регулировка зазора между контактами на заданное значение темпераРис.
3-3-3. Схема 'гурь' осуществляется винтом уттроястаа биме- 3 в однородной металлической талличесиого реле пластине. Эта пластина так же ~емоературм. как и термобиметаллическая крепится к изолятору 4. Для защиты пластин от действия среды, температура которой контролируется, они помещены в гильзу 5. Область применения биметаллических температурных реле лежит в интервале от — 60 до 300'С в зависимости от марки используемого биметалла. Термобиметалл, кроме того, находит широкое применение для целей температурной компенсации в различных измерительных приборах. ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИИ МЕТОД И3МЕРЕКИЯ ТЕМПЕРАТУР 4-1.
Общие сведения Термоэлектрический метод измерения температур основан на строгой зависимости термоэлектродвижущей силы (термо-э. д. с.) термоэлектрического термометра от температуры. Термоэлектрические термометры широко применяк1тся для измерения температур до 2500'С в различных областях техники и в научных исследованиях. Они могут использоваться для измерения температуры от — 200'С, но в области низких температур термоэлектрические термометры получили меньшее распространение, чем термометры сопротивления, рассматриваемые в гл. 5. В области высоких температур (выше 1300 — 1600'С) термоэлектрические термометры находят применение главным образом для кратковременных измерений; для длительного же измерения высоких температур они применяются только в отдельных особых случаях.
Следует иметь в виду, что с ростом температуры всврастает влияние агрессивных свойств среды и продолжительность работы термоэлектрических термометров быстро снижается. Созданию надежных высокотемпературных термоэлектрических термометров для длительного применения уделяется в настоящее время большое внимание как у нас, так и за границей. К числу достоинств термоэлектрических термолеетров следует отнести достаточно высокую степень точности, возможность централизации контроля температуры путем присоединения нескольких термоэлектрических термометров через переключатель к одному измерительному прибору, возможность автоматической записи измеряемой температуры с помощью самопишущего прибора, возможность раздельной градуировки измерительного прибора и терьюэлектрического термометра.
4-2. Основы теории термоэлектрических термометров В основу измерения температур с помощью термоэлектрических термометров положены термоэлектрические явления, открытые Зеебеком в 1821 г. Применение этих явлений к измерению температур основано на существовании определенной зависимости между термо-э. д. с., устанавливающейся в цепи, составленной из разнородных проводников, и температурами мест их соединения. Если взять цепь (рис. 4-2-1), составленную из двух различных термозлектрически однородных по длине проводников А и В (например, меди и платины), то при подогреве спая 1 в цепи появляется электрический ток, который в более нагретом спае 1 направлен от платины В к меди А, а в холодном спае 2 — от меди к платине.
При подогреве спая 2 ток получает обратное направление. Такие токи называются термоэлектрическими. Электродвижущая сила, обусловленная неодинаковыми температурами мест соединения 1 и 2, называются термоэлектродвижущей силой, а создающий ее преобразователь — термоэлектрическим первичным преобразователем или термометром (упогреблявшееся название — термопара). Для объяснения механизма возникновения термоэ. д. с. воспользуемся электронной теорией, которая основывается иа представлении о наличии в металлах д д свободных электронов. В различных металлах плотность свободных электронов (число электронов в Рис. 4-2-1.
Термоэлектрическая пень из двух различных одно- й родных проводников (1 ) 1е). единице объема) неодинакова. Вследствие этого в местах соприкосновения двух разнородных металлов, например, в спае 1 (рис. 4-2-1), электроны будут диффундировать из металла А в металл В с меньшей плотностью свободных электронов в большем количестве, чем обратно из металла В в металл А. Возникающее при этом в месте соединения электрическое поле будет препятствовать этой диффузии, и когда скорость диффузионного перехода электронов станет равна скорости их обратного перехода под влиянием установившегося определенного поля, наступит состояние подвижного равновесия. При таком состоянии между металлами А и В возникает некоторая контактная разность потенциалов. Так как плотность свободных электронов зависит также и от температуры места соединения металлов А и В, то в месте соприкосновения этих проводников при любых температурах возникаег э.
д. с. елз(1)=1(1) (4-2-!) называемая контактной термо-э. д. с., значение и знак которой зависят от природы металлов А и В и температуры 1 места их соприкосновения. В замкнутой цепи (рис. 4-2-1) из двух разнородных проводников А и В (например, меди и платины), когда 1 ) 1,, появляется, как было сказано выше, термоток. Направление этого тока в спае 2 определяет знак как самого проводника, так и термо-э. д.
с. Положительным называют тот термоэлектрод, от которого ток идет в спае, имеющем температуру 1О с. 1, отрицательным — к которому ток идет в том же спае. Так как в рассматриваемой цепи ток направлен в спас 2 от А к В (от меди к платине), то термозлектрод А — термоположительный, а  — термоотрицательный. Порядок написания термоэлектродов АВ в индексе символа контактной термо-э. д. с. ела указывает на направление тока в спае 2 н поэтому термоэлектрод, написанный в индексе первым — положительный, а вторым — отрицательный. При изменении температуры спаев 1 и 2 (рис.
4-2-1) (1з) 1), направление термогока в спаях этой цепи изменяется, но знак термоэлектрода А при этом остается прежним, так как в спае 1 ток, как и раньше, направлен от А к В. На основании закона Вольта в замкнутой пепи, состоящей из двух разнородных проводников А и В, когда температуры мест их соединения одинаковы (1, =- 1) и отсутствуют посторонние э. д. с., термогока не возникает. Вследствие этого необходимо принять, что возникаюгцие при этом контактные термо-э. д. с. в местах соединения 1 и 2 равны между собой, но различны по знаку, и поэтому суммарная термо-э.
д. с. Е цепи равна нулю: Елв(1 1) =-ела(1)+евл(1) =О (4-2-2) Ела(1* 1) =ела Я вЂ” елв(1) =О. Для цепи из трех различных однородных проводников А. В и С (рис. 4-2-2), места соединений которых имеют одну и ту же температуру 1, будем иметь: едв(г)+евс(г)+есд(г) =-О, (4 2 З) т, е. сумма контактных термо-э. д. с. в замкнутой цепи из трех различных однородных проводников при одной и той же температуре мест их соединения равна нулю.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
