Использование приваренных термопар на токонесущих поверхностях
В практике теплофизического эксперимента зачастую возникает необходимость измерять температуру поверхности металлических элементов экспериментальных устройств, по которым протекает электрический ток. Если использовать термопары, рабочий спай которых имеет непосредственный контакт с токонесущей поверхностью, то выходной сигнал термопары в общем случае равен:
Ut=Et+DU где Et - термо-ЭДС, развиваемая термопарой;
DU- паразитная составляющая, вызванная падением напряжения на рабочем спае термопары от тока, протекающего через экспериментальное устройство.
Величина DU определяется подводимым к экспериментальному устройству напряжением (а точнее градиентом напряжения вдоль токонесущей поверхности) и площадью контакта рабочего спая термопары с токонесущей поверхностью.
Если рабочий спай термопары изолировать от токонесущей поверхности, то составляющая DU отсутствует, однако при этом возникает заметная инерционность термопары (в ряде случаев недопустимая) . Кроме того, при установке термопар в труднодоступных местах изоляция их от токонесущей поверхности может стать проблематичной. Использование термопар, изготовленных из кабеля КТМС с изолированным спаем снимает проблему с возникновением DU, однако прокладка кабеля вблизи токонесущих поверхностей требует изоляции уже не рабочего спая, а всей оболочки термопары, что в ряде случаев оказывается трудновыполнимым.
Для экспериментальной проверки возможности применения термопар, рабочий спай которых имеет непосредственный контакт с токонесущей поверхностью, был поставлен специальный опыт, использующий экспериментальное устройство, показанное на Рис. 1.
Рис.1 Экспериментальное устройство.
В качестве токонесущего элемента использовалась стальная проволока диаметром 0,7 мм и длиной 650 мм ( общее сопротивление около 1,8 Ом ). Использовались ХК-термопары, диаметр термопарных проводов 0,2 мм. Рабочие спаи термопар приваривались точечной сваркой к проволоке ( в месте приварки предварительно слегка "сплющенной" для лучшего контакта ) на расстоянии 15 мм друг от друга. Термопары ТП3 и ТП8 - контрольные, их рабочие спаи изолированы (у ТП3 - с помощью тефлоновой трубки диаметром 0,7 мм, у ТП8 - с помощью слюды). Напряжение (постоянного или переменного тока), прикладываемое к концам нагревательной проволоки, и сигналы термопар поступают в компьютеризированную систему измерения.
При питаниии нагревательного элемента (проволоки) постоянным током для выявления величины DU проводились переключения полярности подводимого к проволоке напряжения. При этом полярность падения напряжения DU по отношению к Et изменяется. Если величина DU существенна, то при одной полярности выходной сигнал термопары (Ut=Et+DU) окажется больше, чем при другой (Ut=Et-DU).
Временные диаграммы процесса представлены на Рис.2.
Рис.2. Временные диаграммы сигналов термопар при питании постоянным током.
Показаны сигналы наиболее характерных термопар; там же показано переключаемое по знаку напряжение питания нагревательного элемента. Задачей описываемого опыта была оценка возможности использования в экспериментальных исследованиях термопар, имеющих непосредственный контакт с токонесущей поверхностью, поэтому не принимались специальные меры по уменьшению влияния естественного охлаждения, кроме теплоизоляции области установки термопар. Этим объясняется разброс по абсолютной величине сигналов термопар.
На проволоку также подавалось напряжение переменного тока промышленной частоты (Рис.3).
Немного больше о технологиях >>>
Что такое синергетика
- Итак, вы
хотите знать, каков простой и ясный ответ на Великий Вопрос Жизни,Вселенной и
всего остального? вопросил Проницательный Интеллектоматик.
-Да!
Немедленно!-воскликнули инженеры.
-Сорок два,с
беспредельным спокойствием сообщил компьютер.
(Дуглас
Адаме, Руко ...
Изобретать по правилам
Задавали ли Вы себе когда-нибудь вопрос:
"Бывают ли нетворческие профессии?" Какие? Фрезеровщик на заводе
приделал несколько линз и зеркал к обычному станку. Теперь он, даже не
поворачивая головы, видит все шкалы, не надо "нырять" к нониусам,
терять время, с ...
