Преображенский В.П. Теплотехнические измерения и приборы (1240837), страница 59
Текст из файла (страница 59)
Скема установки термопрн- соких параметров применяют емника вдоль пси трубы. малоинерционные термоэлектри- ~ ческие термометры с конической зашитной гильзой. Схема установки такого термоприемннка на паропроводе показана на рис. 6-4-7. В целях большей надежности работы термоэлектрический термометр погружен не до центра трубопровода. При таком способе установки, как показывают подсчеты ($6-2 и 6-3), методическая погрешность, обусловленная влиянием теплообмена излучением н теплоотвода, мала и ею можно пренебречь. а7 а) Рис. 6-4-6. Схема установки мрмоприемнина наклонно к оси трубы (о) и радиально (б).
При измерении температуры среды в трубопроводах малого диаметра (О„с 67 мм) необходимо в него вделать расширитель для установки термопрнемннка '. При измерении температуры жидкостей необходимо соблюдать описанные выше способы повышения точности измерения температуры газов и пара. Однако условия при измерении температуры жид- т Установочные чертежи дли монтажа термопрнемаиков на трубопроводах с раептирителвми см. «Отраслевые нормали МВН 1503-63 и 1621-63ь. Рнс. 6-4-7.
Схема установки терно. электрического термометра на трубопроводе для пвверения температуры перегретого водяного пара. 1 — термовнектрнческий термометр; Я— иволяцня; а — легноснимвемый изоляционный слой;  — нро~ ладка; а — бобышка; 1. — моитажнал длине. Рис. 6-4-8. Сама установки термометра сопротивления для измерения тевиаратуры питательной воды.
1 — термометр сопротивления; й— иволяцн»; а — яегкоснимвемый вво. ляционаыа слей;  — прокладка: 1чл — длина чувствительного влеыентв термометра, В таких случаях, например при измерении темпсратуры газа в газоходе перед пароперегревателем парогенератора. повышают коэффициент теплоотдачн до такого значения, прн котором методической пагрешностно, обусловленной лучистым теплзобменом, можно пренебречь благодаря искусственному увеличению скорости газа, омывающего термоприемник. Этот способ искусственного повышения скоро".ти газа приводит к конструкции термоэлектрического термометра с отсосом (рис. 6-4-9).
Термоэлектрический термометгр ) рставлен в трубу 2, покрыту1о тепловой изоляцией, последняя1, в сваю очередь, окружена чехлом 3. Огсос газа производится через т(~убу 4 с помощью эжектора или другим путем. Газ протекает с большой скоростью (80=)2() й11с) через трубу 2, что увеличивает коэффициент теплоотдачи от газа к термоэлектрическому термометру. Изоляция трубы 2 преследует пель повышения костей более благоприятны, чем при измерении температуры газа илн пара, так как для ясидкостей влияние тсплообмена излучением можно не учитывать. Кроме того, коэффициент теплоотдачи для жидкостей зна и'.телен, поэтому методическая погрешность, обусловленная теплоотводом, при правильной установке термоприемника мала и ею можно пренебречь. На рнс. 5-4-8 показана схема установки термометра сопротивленвя на трубопроводе лля измерения температуры питательной воды.
Когда скорость газового потока и коэффициент теплоотдачи малы, то при помощи рассмотренных выше пассивных способов не всегда возможно достигнуть удовлетворительных результатов. е температуры для того, чтобы тепловые потери термоприемника эт лучеиспускания к стенкам труб были минимальными. Надо отметить, что температуру газа до и после пароперегревагели в современных парогенераторах нельзя измерить с достаточной точностью прн помощи обычных стандартных термоэлектрических термометров вследствие значительной методической погрешности из-за теплообмеиа излучением.
В этом случае необходимо применять экранированные термоприемники. Отметим, что применение термоэлектрических термометров с отсосом требует достаточно мощных отсасывающих устройств. 1(роме того, присутствие в газах пыли, золы сильно затрудняет отсос при длительной работе, вызывая загрязнение отсосных каналов. Поэтому термоэлектрические термометры с отсосом применяют главным образом при проведении испытаний парогенераторов. 6-5. Измерение температуры газовых потоков большой скорости Измерению температуры газа, движу- щегося с большой скоростью, уделяется "4 агах большое внимание при проведении исслеРис 6-4-9. Схема устрой- дований пронессов тепломассообмеиа и в ства термоэлектрического области газовой динамики, а также связан- термометра с отсосом.
ных с созданием современных двигателей, самолетов и т. п. 132, 33!. При измерении температуры газового потока большой скорости, кроме рассмотренных выше методических погрешностей, необходимо учитывать как влияющий фактор частичное торможение потока в зоне расположения термопрнемника, вызывающее дополнительный нагрев рабочей части термоприемника. Нагрев термоприемника и его температура зависят не только от физических свойств и состояния двиткения среды, но также и от собственных свойств гермоприемника. Газ, движущийся с некоторой скоростью о и имеющий темпера- гуру Т, обладает кинетической энергией, которая в расчете на единину его массы равна ох!2.
При торможении газа происходит уменьшение кинетической энергии, т. е. преобразование ее в тепловую. При этом эитальпия газа изменяется и его температура вмрастает. Если газ полностью затормозить без теплообмена с окружающей средой, то температура газа при обращении его скорости з нуль возрастет до значения Т . Эта температура адиабатио заторможенного газа, называемая в отличие от первоначальной термо- динамической температуры Т свободно текущего газа температурой торможения, может быть определена на основании закона сохранения энергии = Ср (ТΠ— 7 ) = Ср О (6-5- 1) Т,=Т+ ~, (6-5-2) где ср — удельная теплоемкость газа прн постоянном давлении, Дж/(кг К): Π— повышение температуры, К. Как следует из приведенного уравнения, изменение термодина- мической температуры равно О, т.
е. изменение энтальпии нахо- дится в строгом соответствии с изменением кинетической энергии. Пользуясь уравнением (6-5-1), можно определить повышение тем- пературы О; напрнмео, для воздуха значение О составляет 1,2; 5; 20; 500 К соответственно при скоростях 50, !00, 200 и 1000 м/с, а для перегретого водяного пара равно 0,4 К при о = 50 м/с. При о =- = 50 м/с значение О сравнительно мало, вот почему эту скорость при практическом измерении температуры обычно считают верхней границей области «умеренных» скоростей.
При обтекании твердого тела, введенного в поток большой скорости, полное торможение газа может происходить при условии, что он набегает на тело в направлении, нормальном к его поверх- ности. В этом случае торможение происходит в форме процесса, для которого вязкостные силы являются неопределяющими, так как нормальная составляющая скорости будет обращаться на по- верхности тела всегда в нуль, независимо от степени идеализации свойств среды. При таких условиях торможение представляет процесс ациабатического сжатия.
Реально такие условия могут иметь место в критической точке, т. е. в точке разветвления струи газа. В отдельных точках у поверхности тела торможение газа про- исходит под действием сиз трения, и прн этом не полное. Выделяющаяся в пограничном слое тепловая энергия отводится за счет конвектнвного переноса н теплопроводности.
Отвод будет иметь место и в том случае, когда стенка тела (например, идеаль- ного термоприемника) обладает нулевой теплопроводностью (или теплоизолирована) и теплоотдача между идеальным термоприемни- ком и газом отсутствует. В этом случае торможение газа происхо- дит также неполное, а следовательно, температура Т, термоприем- ника будет меньше температуры торможения Т«. Эту температуру Т, превышающую Т, принято называть в отличие от температуры тоомо- жения Т, равновесной температурой. Для количественной оценки этого сложного процесса вводится понятие коэффициента восстановления, характеризующего степень восстановления энтальпии при торможении движущегося газа на поверхности, Согласно определению à — Т 7= — »= (6-5-3) Подставив в (6-5-3) выражение для Т из (6-5-2), получим." 2ср (то — тр) г=1 —— рй (6-5-4) Выражение (6-5-3) можно представить в следующем виде".
Тр А ! -~8 = 1+ г — Мз, (6-5-5) где й — показатель адиабаты (й =- сг!с,); М вЂ” число Маха: М= —; (6-5-6) где 1г — универсальная газовая постоянная, Дж/(кг К). Следует иметь в виду, что коэффициент восстановления и температура Тр в различных точках поверхности обтекаемого тела будут различаться, так как значения скорости на внешней стороне пограничного слоя могут быть не одинаковымн. Коэффициент восстановления г зависит от профиля омываемого тела, режима течения, физических свойств среды н других факторов. Для продольно обтекаемой нетеплопроводной пластины теоретически установлено, что при ламинарном течении в пограничном слое коэффициент восстановления определяется простым выражением г = ) Рг, справедливым в достаточно широком интервале значений числа Прандтла (Рг =- 0,5 †: 10).
Для воздуха при ламинарном режиме г = 0,84. При турбулентном режиме течения (33) г=~/ Рг; так, например, для воздуха по опытным данным г = 0,88. Следует отметить, что г не зависит от Ке и М, а зависит только от значенкя критерия Рг и режима течения. Реальный термоприемннк, введенный в поток большой скорости, принципиально не может измерить его термодинамнческую температуру Т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
