Lucrarea de laborator №5
INSPECȚIA TERMOPARULUI
Scopul lucrării: familiarizarea cu funcționarea termometrelor termoelectrice și a instrumentelor secundare utilizate cu acestea.
Acțiunea termometrelor termoelectrice se bazează pe fenomenul apariției forțelor electromotoare într-un circuit compus din conductori diferiți. Pentru a construi termometre termoelectrice, se utilizează o țintă electrică închisă (figura 1), constând din diferiți conductori A și B cu diferite încălziri ale joncțiunilor. Când circuitul este deschis (figura 1a), o forță termoelectromotoare apare între capetele sale deconectate.
unde AA și AB sunt funcțiile de lucru ale electronilor din metal A și metal B, în J;
e este valoarea absolută a sarcinii electronice în Cl;
k este constanta Boltzmann în J / deg;
θ1 este temperatura de joncțiune în ° K;
nA, nB sunt concentrațiile de electroni liberi în metalele A și B.
Pentru un circuit închis alcătuit din două conductoare A și B (fig.1b), forța electromotoare aplicată în acest circuit este egală cu suma algebrică a diferențelor potențiale dintre toate joncțiunile:
Dacă temperaturile ambelor joncțiuni sunt aceleași, atunci forța termoelectromotoare totală a circuitului închis va fi
dacă joncțiunile au temperaturi diferite θ1 și θ2, cu θ1> θ2, atunci
unde, este un coeficient constant, în funcție de proprietățile metalelor A și B.
Expresia (3) este ecuația de bază a metodei. Aceasta determină forța electromotoare dezvoltată de joncțiunea metalică ca o funcție liniară a diferenței în temperaturile de încălzire ale joncțiunilor. Prin menținerea neschimbată a temperaturii θ2 a uneia dintre joncțiuni, dependența (3) poate fi scrisă în formular
unde, α0 este coeficientul constant al unei perechi date de metale A și B la θ2 = 0 ° C = const
Dependența (4) este ecuația unei linii drepte care trece de la origine. De fapt, datorită faptului că coeficientul α0 pentru o modificare semnificativă a temperaturii care determină o modificare a raportului densitate nA / nB nu rămâne constant, dependența va fi neliniară și va fi exprimată prin ecuația
unde, α0 și β0 sunt constante care depind de compoziția chimică a electrozilor A și B ai termocuplului;
θ1 este temperatura măsurată.
În cele mai multe cazuri, coeficientul β0 - este o valoare foarte mică, prin urmare caracteristica statică a termocuplului poate fi adoptată liniar cu o ușoară eroare, astfel încât expresia sa va fi expresie (4).
Proprietățile termometrice ale materialelor sunt de obicei caracterizate de valoarea T.D.D.S. dezvoltat de aceste materiale asociate cu platină pură la o temperatură de capăt de lucru a unui termocuplu de 100 ° C și un capăt liber de 0 ° C. Tabelul 1 arată T.D.D.S. Dezvoltat de diverse materiale în condițiile specificate.
Metal sau aliaj
Semnul + din coloana TEDD. arată că acest electrod, împreună cu platina, este un electrod pozitiv, adică că în joncțiunea fierbinte direcția condiționată a curentului este de la platină la acest electrod. T. E.D.S. perechi de la oricare două termoelectrozi sunt determinate din tabel ca diferență algebrică a T.D.S.S. cu platină. O termoelectroda pozitivă a perechii va fi acel electrod, al cărui T.D.S. asociat cu platina este relativ mai mare.
Multe materiale nemetalice (grafit, carborund) și semiconductori pot fi folosite ca thermoelectrodes, în care un termocuplu format din acestea sunt capabile să producă termo-emf de o sută de ori mai mult decât termocuplurile metalice. Cu toate acestea, semiconductori și termocuplu mixt nu a primit încă utilizate pe scară largă pentru măsurarea temperaturii tehnice, în principal din cauza caracteristicilor mari de dispersie termoelectric, ceea ce duce la nevoia de calibrare individuală a fiecărei termocuple instanță. În prezent, următoarele termocupluri standard (GOST 6616-53) au cea mai mare aplicație pentru măsurători tehnice.
1. Termocuplu platină-rodiu-platină (simbolul absolvirii: PP). Acest termocuplu este utilizat pentru măsurători tehnice la temperaturi de peste 1000 ° C, precum și pentru instrumente de referință, de referință și de laborator. Limita superioară de măsurare a termocuplului (1500 ° C pentru încălzirea prelungită) este determinată în principal de rezistența electrodului platinei.
2. Termocuplu cu crom-alumel (simbol de gradare: XA), domeniul de măsurare de la -50 până la + 1000 ° C și încălzire pe termen scurt până la 1300 ° C.
3. Termocupluri cromel-copel (gradare de referință de referință: XK) cuprins între -50 și + 600 ° C și cu încălzire pe termen scurt la 800 ° C.
Pentru măsurarea temperaturii oțelului topit în cuptoarele de topire în intervalul 1400-1800 ° C, sunt utilizate termocupluri cu tungsten-molibden. Aceste termocupluri nu sunt interschimbabile și fiecare dintre ele este clasificată la eliberare. În domeniul temperaturii de la -200 la + 400 ° C, se utilizează un termocuplu cupru-constant.
Prin cantitatea de inerție, termocuplurile standard pot fi:
a) o mare inerție (timpul unei lipse de muncă de zece procente este cuprins între 2,5 și 8 minute;
b) inerția obișnuită (1,5-2,5 minute);
c) inerție redusă (mai puțin de 1,5 minute).
Fondatorul tuturor specialităților de luare a instrumentelor a fost Departamentul de Mecanică de Precizie, care a fost deschis în 1961 la Facultatea de Construcții de Mașini.
În 1976, a fost organizată Facultatea de Optică și Mecanică.