Способ измерения температуры, термических констант материалов и постоянной тепловой инерции тел

Способ измерения температуры, термических констант материалов и постоянной тепловой инерции тел

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

¹ 100l-l1

Класс 42i. 8ое

421., 12((42) 12в, СССР (>fiQzj

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

В. П. Лазарев и Jl. С. Левин

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ, ТЕРМИЧЕСКИХ

КОНСТАНТ МАТЕРИАЛОВ И ПОСТОЯННОЙ ТЕПЛОВОЙ

ИНЕРЦИИ ТЕЛ

Заявлено 15 февраля 1%1 г. аа М 47/149, 443147 в Гостехннку СССР

Предлагаемый способ предназначе», в основ»ом, для измерения высок»х темгератур расплавленных металлов и других жидких сред.

Для указанной цели применяются радиационные, оптические и фотоэлектрические пирометры, а также термоэлектрические пирометры с термоп ар а ми специальных конструкций.

Основными недостатками радиационных, оптических и фотоэлектрических пирометров при подооного рода измерениях является неопределенность поправки к показаниям приборов на нечерноту исследуемого объекта — поправки, которая может иметь более или менее значительную величину в зависимост1 от значения коэффициента черноты объекта измерения. Надежных же данных о значении коэффициентов гор; оты для различных условий» объектов получить нельзя, ввиду зависимости этих коэффициентов от многих факторов.

Основ»ым недостатком термоэлектрических пирометров, предназначенных для измерений в указанных условиях, является трудность выбора материалов для защитных оболочек, которые обеспечивали бы длительную выдержку термопары при высоких тем»ературах. Поэтому существующие конструкции платинородий— платиновых термопар допускают только кратковремс»»се погр сжеп(и и даже при этих условиях требуют частой смены как защитной арматуpbl, так н термоэлектродов. Ана loгичное положение имеет место I с вольфрам — молибде»овой термопарой. Другие термопары, как, например, уголь — вольфрамовая илн графит †карборундов, недостаточно надежны по точности и воспроизводимости показаний.

Предлагаемый способ измерения основан на использовании термоэлектрического пирометра с тсрмопарой, которая при измерении не довод1ггся до измеряемой температуры среды !I. таким образом, в этом слу1ае вопрос о жаростойкости термоэлектродов и защитной арматуры уже не Hv(ет первостепенного значечпя.

Основной характерной сссбен1юстью предлагаемо:о способа является использование одинакового экспоненциального закона изменен»я Т0рмоэлектродвижущей силы (т. э. д. с.) термопары в зависимости от времени с момента погружения г, среду с

¹ 100141 постоянной температурой и напряжения заряда конденсатора в зависимости от времени с момента начала заряда при постоянном зарядном напряжении.

Первый процесс при соблюдении определенных условий с практически достаточной точностью может оыть выражен уравнением: —,:,(1 / — (У t 1 . =- ) где

Ui — т.э.д.с. термопяры В момент времени т;

U7 — т.э.д.с. термопар ы, соответствующая измеряемой температуре среды; г постоянн-я тепловой инерции тепмопары.

Для второго процесса справедливо уравнен е: где:

Г, — напряжение заряда конденсатора и момент времени т (с начала заряда);

U„ — напряжение зарядной цепи;

РС -- постоянная времени зарядной цепи.

На фиг. l приведена принципиальная электрическая схема для осуществления предлагаемого способа цзмерения.

На схеме изображены две электрические изолированные цепи. Первая цепь состоит из хромель — алюмелевой термопары АТ (армированной в огнеупорную оболочку), подключенной к зеркальному гальвянометру.

Во второй цепи: Б — — источник постоянного тока; К вЂ” ключ для включения тока: иЛ вЂ” микроамперметр;

РТ вЂ” сопротивление для регулировки рабочего тока; ПС вЂ” градуированное сопротивление, с которого снимается зарядное напряжение для заряда конденсатора С переменной емкости; Р— постоянное сопротивление. Изменение величины постоянной времени РС зарядной цепи достигается изменением емкости конденсатора С.

Б качестве указателя во вторую цепь включен дифференциальный зеркальный гальванометр Т7(с одной обмоткой токовой чувствительности, ьключенной последовательно с зарядной цепью конденсатора, и второй обмоткой вольтовой чувствите, IbHocTH, включенной параллельно с пита|ощим зарядную цепь напряжением. Такое включение позволяет получить отклонение гальванометра по экспоненциальному закону изменения зарядного напряжения конденсатора С.

Зеркала обоих гальванометров оптически связаны между собой и вращаются во взаимно перпендикулярных плоскостях, т. е. фиксируют процессы в двух координатах.

Если регулировкой параметров электрической схемы значение поRC равным вели пше постоянной тепловой инерции = термопары, то в результате исключения из уравнений (1) и (2) т путем деления уравнения (l) и (2) получается линейная зависимость между У, и U выражаемая уравнением:

Ur (,Г Ñ

Практи блески это выряхкастся в отклонении общего светового указателя гальвянометров в прямоугольной системе координат (U, U,. по прямой линии, проходящей через начало координат при условии одновременного погружения термопары и включения зарядной цепи.

Как видно из уравнения (3), угол наклона прямой относительно оси абсцисс (U,) зависит от величины т.э.д.с. термопары Ут, соответствующей измеряемой температуре, и величины зарядного напряжения U<,. таким образом. неизвестная искомая величина Иг легко определяется по значению U< и углу наклона прямой, пробегаемой световым указателем, относительно оси координат, и исключается необходимость доводить температуру термопары до измеряемой температуры среды.

При измерении постоянной тепловой инерции тела величина постоянной времен«RC зарядной цепи. как правило, не будет равна неизвестной определяемой величине константы и световой указатель гальванометров при измерении пойдет по некоторои кривой как, например, изображено на р|лг. 2. Для того, чтобы обеспечить отклонение у . сля по прямои. производят регулировку емкости конденсатора С; при этом емкость конденсатора может «)ыть про; паду ирована в единицах времени и, таким образом, отсчет показаний переменного конденсатора будет давать численное значение определяемой постоянной тепловой инерции .

Пред .ст изобретен:t: —;

Способ измерения температуры, термических констант материалов и постоянных теплогой инерции тел поспсдсгвом термопары, о тл и ч а юш и и с я тем, что, с целью ускорения процесса измерения, одновременно с погружением термопары в нагретую среду с постоянной темпер атурой подключают постоянное напряжение на зажимы последовательно соединенных конденсатора с емкостью С и активного сопротивления R, производят наблюдения в процессе. нагрева термопары и в процессе заряда конденсатора при уравнивании постоянной времсш RC c -..остояшiо"; тепловой инерции я термопары и определяют измеряемую температуру (или константу) по парамст1им электрической схемы и постояннои

iJ g. величин" отношения т.э.д.с.

U„ тсрмопары U к напряжечию U,. .ta конденсаторе.

Фиг. 1 № 100141

Фиг. 2

„)

I х

g ц(гс)

Отв. осдактор И. В. Макаров

Л)05693 от 26/VII 1955 с. Стандартгиз. Объем 0,25 и. сп Тпра и 400. Цена 50 коп

7: пограф л пад-ва <Московская правда: >, Потаповский пер., 3. Зак. 3407