Преображенский В.П. Теплотехнические измерения и приборы (1240837), страница 22
Текст из файла (страница 22)
Из этого также следует, что едв(г) =еде ф+есв(О (4-2-4) т. е. если известна контактная термо-э. д. с. двух проводников по отношению к третьему, то этим самым определяется и контактная термо-э. д. с. между первыми двумя. Закон Вольта можно распространить также и на замкнутую цепь, состоящую из любого Ю числа различных однородных проводников А, В, С, ..., М, йг. Тогда при одинаковой д с температуре х мест нх соединения сумма контактных термо-э.
д. с. равна нулю: г едв Я+евс (()+" +едят Я+ел д(() =О. в (4-2-5) Рис. 4-2-2. Терноздеи- трнческвя цепь из трех Следует отметить, что этот закон является различных однородных прямым следствием второго закона термоди- пронодниион. намики, так как если бы сумма контактных термо-э. д. с. в подобной цепи не равнялась нулю, то в цепи был бы термоток. Если бы в пепи имелся термоток, то часть цепи стала бы нагреваться, а другая — охлаждаться, это означало бы, что отвод и подвод тепла осуществляется без затраты работы.
Это противоречит второму закону термодинамики и приводит к выводу, что сумма контактных термо-э. д. с. в такой цепи равна нулю. В замкнутом термоэлектрически однородном по всей длине проводнике независимо от размеров и формы его при неодинаковом нагреве его частей не возникает термотока. Однако из этого не следует, что в нем не возникаег термо-э. д. с.
На основании общего представления о возникновении этих сил вполне возможно допустить появление разности потенциалов в двух поперечных сечениях однородного проводника, когда температура этих сечений отличается на й. Учитывая уравнение (4-2-1), имеем: де=ф(ф отсюда для замкнутого однородного проводника, неодинаково нагретого, получаем: ,=~,(,= ~щ() =О, (4-2-6) г так как места замыкания имеют равную температУРУ ~. Б незамкнутом однородном проводнике, если он неравномерно нагрет, на его концах может возникнуть разность потенциалов Ле: (4-2-7) которая зависит только от температур концов проводника н ве зависит от распределения температуры по его длине.
Сказанное выше приводит к выводу, что герма-э. д. с., возникающая в термоэлектрической цепи (рис. 4-2-1), зависит лишь от температуры мест соединения 1 и 2 различных терлиоэлектрически однородных по всей длине проводников А и В и от их природы и не может зависеть ст распределения температур в каждом ее отдельном термоэлектрически однородном проводнике. Однако получить на практике термоэлектрическн однородные по всей длине проводники, особенно из сплавов неблагородных металлов, не легко. Необходимо также иметь в виду, что и химически однородный проводник становится источником паразитных термо-э.
д. с., когда его части отличаются друг от друга физическим состоянием. Например, терлю-э. д. с. термоэлектрического термометра может изллениться, если термоэлектроды подвергаются действию магнитного поля или механическим воздействиям (сжатию, растяжению, кручению). Следует обратнгь внимание и на то, что металлы в отпущенном состоянии обычно имеют иное значение термо-э. д. с., чем в закаленном. Это особенно проявляется у сплавов. Местные загрязнения термоэлектрода также изменяют его термоэлектрические свойства. Если термоэлектрический термометр будет изготовлен из электродов с некоторой степенью термоэлектрической неоднородности, то прн погружении в среду с неравномерным температурным полелл образующиеся в нем паразитные термо-э.
д. с. будут искажать его суммарную термо-э, д. с. тем больше', чем больше степень их неоднородности. Значение паразитной термо-э. д. с. зависит также и от степени неравномерности температурного поля среды. На основании вышеизложенного мы мохгем написать основное уравнение термоэлектрического термометра, выражающее в общем виде зависимость суммарной термо-э. д. с., возникающей в цепи из двух разнородных термоэлектродов А и В, от температуры мест их соединения: (4-2-8) Ела(1.
1о)=алв(1+вал((о) или (4-2-9) Ела(1, („) =ела(1) — елв((о). т. е. термо-э. д. с. термоэлектрического термометра (цепи из двух разнородных проводников), места соединений которых имеют разные температуры, равна разности контактных термо-э. д. с, Принимая во внимание уравнение (4-2-1), представим уравне- ние (4-2-9) в следующем виде: ЕАВ (( 10) ) (О 1 ((д)- (4-2-10) Вид функциональной зависимости ЕАВ (Г, Г„) от температур г и (, определяегся видом функции е = ) (1). Однако прн современ- ном уровне наших знаний определить вид этой функции теорети- чески не представляется возможным, а потому его устанавливают опытным путем. При измерении температуры термоэлектрическим термометром 1„ поддерживают постоянной, а 1 в этом случае является переменной температурой.
Полагая в уравнении (4-2-10) г„= сопз1 и вводя обозначение ) ((д) = с, приходим к зависимости еда(1. 1о) У,=сопи=7(0 — в=е(1). (4-2-11) Если зависимость, выраженная уравнением (4-2-11), известна из кривой или таблицы, составленной иа основании эксперимента, т. е. путем градунровки термоэлектрического термометра, напри- мер, методом сравнения с образцовым термометром, то измерение неизвестной температуры 1 сводится к измерению Еда ((, 1,). При этом предполагается, что температура Г, остается неизменной, так как нарушение постоянства этой температуры влечет за собой изменение термо-э. д.
с. термоэлектрического термометра. Обычно градунровку термоэлектрических первичных преобразователей или термометров производят при температуре Г, = 0'С. При пользовании градуировочными таблицами производится интерполирование (обычно линейное) между табличными значениями термо-э. д. с. Если табличные точки слишком редки, то линейная интерполяция приводит к большим погрешностям. В этом случае для целей интерполяции рекомендуется пользоваться специальными градуировочными таблицами (ГОСТ 3044-74) или графиками, а также эмпирическими формулами, которые для некоторых термоэлектри- ческих термометров приведсны ниже. Из уравнения (4-2-11) непосредственно вытекает, что термо- э.
д. с. Еда (г, г,) термоэлектрического термометра можно рассма- тривать как непрерывную функцию от 1, производная которой АВ( д) (4-2-12) значение Я, зависит от температуры г и от природы термоэлектро- дов, образующих термоэлектрический термометр и характеризует его чувствительность. При небольшой нелинейности зависимости Еда ((, (,) = Е (0 на отдельных ее участках можно считать эту зависимость линей- ной.
Тогда ЙЕАВ (1, г,) и гЫ в выражении (4-2-12) могут быть заме- нены конечными приращениями ЛЕ и И, Е= дг. (4-2-12а) Выясним, как влияет на значение термо-э. д. с. термоэлектрического термометра третий проводник, включенный в его цепь. Для этой цели рассмотрим термоэлектрический термометр, состояший из термоэлектродов А и В, в цепь которого включен проводник С (рис. 4-2-3, а). При этом температура спая 1 равна 1, а температура мест соединения (2 и 3) (н.
Определим термо-э. д. с. Е для этой цепи. В соответствии с принятыми условиями Е = ел в (г) + евс (ги) + ее л (гн) . (4-2-13) Принимая во внимание уравнение (4-2-3), получаем из (4-2-13): Е = елв (т) — едв (тн). (4-2-14) Это уравнение полностью совпадает с (4-2-9). Рассмотрим теперь термоэлектрическую цепгм изображенную на рис. 4-2-3, б. Полагая, что температуры мест соединений 3 и 4 равны между собой, будем иметь: Е=елвЯ+евс(1т)+есв(1)+евд((н).
(4-2-15) Полученное уравнение легко приводится к виду (4-2-9), если учесть. что евс ((,) = — есз Ф и евд (гн) == едв (Ги). Из этого следует, что термо-э. д. с. термоэлектрического термометра не изменяется от введения в его цепь третьего проводника, с если температуры концов этого проводника одинаковы. Данное положение легко оаспространить на Фт цепь, состояшую нз любого числа г проводников, т. е.
включение одл ного, двух нли более проводников в цепь термоэлектрического термометра не оказывает влияния на рт значение его термо-э. д. с., если концы этих проводников будут Рас. 4-23. схима термоэлеитриие- иметь одинаковую температуру. Из сказанного выше также а — с нк ° н б бил н следует, что способ изготовления концы кравнннккнм С; б — с кккмтииным н ткрмознектрсд Ь проводником с. рабочего конца (сваркой, пайкой) на значение герма-э. д. с. термоэлектрического термометра ие влияет, если только размеры спая таковы, что температура его во всех точках одинакова.
Положение это верно также и для всех соединений термоэлектрической цепи. Нарушение же равенства температур концов третьего проводника, включенного в цепь термоэлектрического термометра, вызывает появление паразитной термо-э. д. с. „которая будет зависеть от природыы третьего проводника и от температуры мест его присоединения. Предположим, что (рис. 4-2-3, и) температура спая Л проводника С с проводником В не равна температуре ~н сная 2 и имеет отличное от гн значение гр', причем 1й ) (н. В этом случае термо-э. д.
с. цепи оудет равна: Е, =-евв (1)+евс ((а)+есл (1,). (4-2-16) Вычитая из уравнения (4-2-9) уравнение (4-2-16), получаем: Елв (1, 1о) — Ег = есв (го) +евл ((о) + е„с ((а); (4-2-17) воспользовавшись уравнением (4-2-3), выразим разность термоэ. д. с. в форме Евв (1 1о) Еа =- есв ((о) есв ((о) = Есв ((а 1а) (4"2-16) В этом уравнении правая часть представляет собой термоэ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
