Преображенский В.П. Теплотехнические измерения и приборы (1240837), страница 23
Текст из файла (страница 23)
д. с. Есв (1,'„1„), развиваемую термоэлектрической цепью СВ с температурой спаев, равной температуре концов проводника С, т.е. Ц и (о. Аналогично предыдущему предположим, что в схеме рис. 4-2-3, б температура места соединения 4 проводника С с проводником В не равна температуре 1, места соединения 3 и имеет значение 11 ) 1,. В этом случае термо-э. д. с.
цепи будет равна: Еа = елв (1) + евс ((о) + есв ((а) + евл (го). (4-2-19) Вычитая из уравнения (4-2-9) уравнение (4-2-19), получаем: Елв (1. (а) — Еа — — ее в (1~) — есв ((а) =- Есв (1(, (о)- (4-2-20) Из уравнений (4-2-18) и (4-2-20) видно„что при неравенстве температур спаев 2 и 3 (рис. 4-2-3, а) или мест соединений 3 и 4 (рис. 4-2-3, б) термо-э. д. с. термоэлектрического термометра изменяется соответственно на значение термо-э. д. с.
Есв (1;, 1,) и Есв (1,', 1,) термоэлектрической цепи, составленной из проводника С в паре с термоэлектродом В. Из сказанного следует, что нежелательно употреблять материалы для изготовления отдельных элементов термоэлектрического комплекта, значительно различающиеся термоэлектрическн, даже там„где постоянство температур относительно обеспечено. Например, для изготовления добавочных или регулировочных резисторов следует избегать применения константана, дающего высокую термо-э. д. с.
в паре с медью, и рекомендуется применять манганин. 4-3. Включение измерительного прибора в цепь термоэлектрического термометра Для измерения термо-э. д. с. термоэлектрического термометра в его цепь необходимо включить измерительный прибор. Для этого необходимо либо разорвать термоэлектрическую цепь в спае 2 (рис. 4-2-1), либо разорвать один из термоэлектродов, например, В, и с помощью проводов С включить измерительный прибор (ИП) (рис.
4-3-1). В первом случае (рнс. 4-3-1, а) у термоэлектрического термометра будет три конца: рабочий 1, погружаемый в среду, темпера- гура которой измеряется, и свободные 2 и д, которые должны находиться при постоянной температуре (1, = сопз(). Во втором случае (рис. 4-3-1, б), у термоэлектрического термометра окажется четыре конца: рабочий 1, свободный 2 и нейтральные 3 и 4. Конпы и Ф и б гт ев Рис.
4-3-1. Схемы включения измерчтельного прибора в цепь термоэлектрического термометра. а — в свободвие конево б — в термоввевтрод. Рнс. 4-3-2. Схема включения измерительного прибора в цепь дн4х)еренциального термоэлеитрчческого термометра. Л и 4 должны иметь одну и ту же температуру 1„абсолютное значение которой роли не играет. Несмотря на отличие схем рис. 4-3-1, а и б термо-э.
д. с., развиваемая термоэлектрическими термометрами, в обоих случаях будет одинакова. если будут одинаковы термоэлектроды А и В, а также температуры рабочих и свободных копцов, так как термоэ. д. с. термометра, как было показано выше, не нзменяется от введения в его цепь нового проводника, если температуры концов проводника одинаковы. В ряде случаев бывает необходимо измерить разность температур. Подобные измерения осугцествляютгя путем применения термоэлектрического термометра, состоящего также из двух термоэлектродов А и В, но у которого оба конца являются рабочими. Такой термоэлектрический термометр обытню называют дифференциальным.
Схема включения измерительного прибора в цепь дифференциального термометра представлена на рис. 4-3-2. Рабочие концы дифференциального термоэлектрического термометра 1 и 2 погружают в среды, разность температур (1, 1в) которых измеряют. При этом температура нейтральных концов 3 и 4 должна быть одинакова. Следует также отметить, что, измеряя разность температур с помощью дифференциального термоэлектрического термометра, необходимо знать одну из температур, например 1„ так как термоэ. д. с. термометра в зависимости от температуры изменяется не по линейному закону. При измерении температуры гв места соединений 4 и 5 будут являться свободными концами, и оии должны находиться при постоянной температуре (1е =- сопз1).
Вследствие этого при измерении как разности температур 1,— 1„так и температуры 1„свободные концы 3, 4 и Б долнсны находиться при по- стоянной температуре ~,. Измерив разность термо-э. д. с. ЬЕ дифференциального термометра (переключатель 17 в положении 3), а также термо-э. д. с. Е„соответствующую температуре г, (переключатель П в положении б), определяют разность температур пг = — пользуясь соответствующим участком градуировочной кривой или с с таблицы.
307 Для измерения малых разностей тем- гг иератур в целях получения большей гермо-э. д. с. и повышения чувствительности применяют термобатарею, т. е. не- з „а х з сколько последовательно соединенных термоэлектрических преобразователей. Схема присоединения термобатареи к измерительному прибору для измерения разности температур (г, — г,) двух сред показана на рис. 4-3-3. В данном случае, так же как и при измерении разности температур дифференциальным термоэлектрическим термометром, необходимо знать одну из температур, например г,. Обычно ее измеряют с помощью вспомогагельного термометра, который на схеме не показан.
Измерив разность термо-э. д. с. АЕ термобатареи при равной температуре концов 3 и 4, а также термо-э. д. с. Е, вспомогательного термометра, определяют разность температур йт = Г, — (в, пользуясь соответствующим участком градуировочной кривой или таблицы. 4-4. Поправка на температуру свободных концов термоэлектрического термометра При градуировке термоэлектрического термометра температура свободных концов обычно поддерживается при постоянной температуре Гм равной 0 С. При измерении температуры в практических условиях температура свободных концов термометра, в большинстве случаев, поддерживается постоянной, но не равной 0'С. С изменением температуры свободных концов изменяется термо-э, д. с.
термоэлектрического термомегра, что и вызывает необходимость введения поправки. Допустим, что при неизменной температуре 1 рабочего конца гемпература свободных концов, равная при градуировке г„ изменилась в сторону увеличения и стала равной Г;. В этом случае развиваемая термоэлектр ическим термометром термо-э. д. с. Ела (г (ю) будет отличаться от градуировочного ее значения. Пользуясь уравнением (4-2-9), определим разность Е,з((, Г0) — Е„з(Г, ф=елз(Г) — елз(Г0) — слз(()+ела(Я и после сокращения члена езз (Г) получим: Елз((, Г,) — Елз((, (;) =ела(Г„') — ела((ч) =Ела((0 (о).
После преобразования зто уравнение принимает вид: Елв (( (о) = Елн (( (о) + Ела ((о (о). (4-4-1) Из уравнения (4-4-1), следует, что увеличение температуры свободных ксзщов термоэлектрического термометра уменьщаег его термо-э. д. с. на значение, равное термо-э. д. с. Елв (1;, го) такого же термометра при температурах рабочего и свободных концов, равных соотхкэх ветстненно 1о я (о. '(— Если 1о' меныпе 1о, то уравнение (4-4-1) принимает вид: Елз(1 (о)=Ела(1, (о)-Едв((о, (о) $. (4-4-2) Ж и поправка Е.чз () (о) имеет отрица- тельным знак. ! Уравнения (4-4-1) и (4-4-2) примедхэ г (ээа) эм 1 пимы в тех случаях, когда термо-э. а ~ м а „, Д. с.
Елв (1 Го) измеРЯют с помопгью потеициометра 8 4-14). Если термо-э. д. с. измеряют с помощью миллнвольтметра 6 4-13)„значение Едз (г, (о) рассчитывают по уравнению (4-13-3). П р и м е р. Прн грздуировке хромель- копелевого термоэлектрического термометра свободные концы имели температуру 1о = 0'С, а при измерении их температура 1; =- 51Г' С. Показания потеициометра Еда (б 50) — — 32,3 мВ, что соответствует темперзтуре 409,5'С. Для пользования грздуировочной кривой (рис. 4-4-1) необходимо вычислить зизчеииетермо-э.
д. с. Е (й 1о) термометрз ври температуре свободных концов 1о — — 0'С и той же температуре 1 рабочего конца: Елз(б О)=.Едз(й 50)+Ела(50, О). Значение терно-э. д. с. Едв (50,0) = 3,35 мВ определяется, например, по грздуировочиой кривой (рис.
4-4-1). Подставляя значения Ел (б 50) и Е з (50, 0) в приведенное уравнение, получаем: Едв(1 0)=32*3+335=3565 мВ Тергдо-э. д. с. 35,65 мВ соответствует температура рабочего конца 1 = 448'С. Предположение линейной зависимости термо-э. д. с. от температуры привело бы к ошибочному результату: г = 409,5+ 50 = 459,5'С.
4-5. Определение термо-э. д. с. различных материалов при изучении их термоэлектрических свойств Если известны термо-э. д. с. различных термоэлектродных материалов В, С, (д, ..., )о' в паре с платиновым термоэлектродом А, то на основании закона Вольта можно определить термо-э. д. с. любой комбинации этих термоэлектродов между собой для опре- деленных температур рабочего конца (гг свободных концов го = 0'С. для изготовления териоэлектрода А при изучении термоэлектрических свойств различных материалов применяют проволоку из чистой платины марок Пл1 и Пл3 по ГОСТ 8588-64.
Для платинового электрода должно быть известно значение термо-э. д. с. относительно группы нормальных платиновых термоэлектродов (ГНПТ) в интервале температур ог 100 до 1200'С (ГОСТ 1790-63). Основанием к выбору платины служит то, что она может быть получена чистой, однородной по своему составу и, кроме того, может применяться в сравнительно большом температурном интервале. Пусть известна термо-э. д. с. двух проводников В и С по отногпению к платиновому термоэлектроду А при температуре 7 и (а соответственно рабочего и свободных концов: Евл (~* (о) — еВА (() еВА ((о)1 ЕсА (1~ (о) яся ( г ясА ((а) Вычитая из первого уравнения второе и используя (4-2-3), получаем: Евл ((* (а) — Есл (( (о) =- нлл (Π— нсл (Π— елл ((о) + ясл ((о).
или Елл (( (о) Есл (( (о) е ввс (() — вас ((о). Правая часть этого уравнения определяет термо-э. д. с. Евс (г, 7 ) термоэлектрического термометра с термоэлектродами В, С. Таким образом, Енс (7 (о) = Еал ((. (о) — Есл ((. (о). (4-5-1) Из уравнения (4-5-1) видно, что термо-э. д. с. термоэлектриче- ского термометра с электродами ВС будет больше, чем Епл (1, Уо), если термо-э. д. с.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
