ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Основы теории регулярного теплового режима в связи с вопросом о термической инерции из "Методы измерения температур в промышленности " В ряде случаев температурных измерений как точных, так и технических большое значение имеет отставание показаний термометра от температуры окружающей среды или, как принято говорить, тепловая (термическая) инерция поибора. Часто ее величина является решающим фактором, определяющим пригодность того или иного измерителя температуры для данного конкретного случая измерения. [c.60] При измерении постоянной температуры термическая инерция измерителя проявляется в том, что он воспринимает температуру среды, в которую он введен, не мгновенно, а лишь по прошествии известного промежутка времени тем большего, чем с меньшей погрешностью требуется измерить температуру среды. Если температура среды не постоянна, то инерция термометра проявляется в том, что цоказания его следуют за изменениями температуры среды, отставая от нее а некоторую величину, определяющуюся свойствами самого термометра, свойствами среды, а также характером изменения ее температуры. [c.60] Необходимо заметить, что отставание термометра вызывается двумя причинами и соответственно может быть представлено в виде суммы двух составляющих чисто тергмической, или тепловой, инерции, обусловливаемой тем, что переход термоприемника из первоначального теплового состояния в новое, соответствующее измеряемой температуре, совершается в течение некоторого конечного промежутка времени, и механической инерции, обусловливаемой тем, что тепловой импульс от термоприемника передается на шкалу прибора не мгновенно, а с запаздыванием, зависящим от особенностей, присущих данному типу прибора. [c.60] Глубокое физико-математичеокое истолкование явлений,, происходящих в охлаждающемся (или нагревающемся) термо-приемнике, дает созданная лауреатом Сталинской премии проф. [c.60] Кондратьевым [9] теория регулярного теплового режима, которая представляет собой развитие и обобщение одного из разделов аналитической теории теплопроводности. [c.61] Эту стадию охлаждения тела, подчиняющуюся простому урав не-нию (III, 47), Г. М. Кондратьев назвал регулярным режимом. В созданной им теории регулярного режима [9] выводы аналитической Рис. 6, Схема сложного тела теории теплопроводности, относящиеся к телам однородным и ив отропным, обобщены и распространены на случай сколь угодно сложной системы, изображенной условно а рис. 6. [c.62] В уравнениях вида (111,50), относящихся к точкам, лел а-щим в разных частях системы, числа А имеют разные значения, точно так же функции t/, (фундаментальные функции) — особые для каледой части системы, но число mi, наименьшее из чисел m неравенства (111,49), одно и то же для всех точек, в какой бы части системы они ни находились. [c.63] Поэтому число mi может рассматриваться, как темп охла--ждения всей системы. В дальнейшем изложении мы опускаем индекс 1 и обозначаем темп охлаждения буквой т. [c.63] Это замечательное обобщение означает, что регулярный режим устанавливается в любом теле какого угодно сложного со-став-а, а следовательно, и в термопрпемниках всех измерителей температуры, представляющих собой ак раз такие сложны системы. [c.63] А и —те же величины для. -той части системы. [c.63] Следует, однако, подчеркнуть те условия, при которых может наступить регулярный режим. Условия эти состоят в следующем 1) температура окружающей среды t остается неизменной во все время охлаждения или нагревания тела, т. е. / = onst 2) остаются постоянными условия теплообмена на границе термоприе-мника и среды или, иначе говоря, коэфициент теплоотдачи а, который может иметь различные значения в разных точках наружной поверхности, не зависит от времени, т. е. [c.64] Величина, обратная темпу охлаждения т, обозначаемая обычно через s, носит название постоянной отставания или термической инерции, имеет размерность времени и служит мерой термической инерции рассматриваемого тела. [c.65] Метод определения постоянной отставания основывается на уравнении (111,52). [c.65] Из уравнения (III, 55) следует, что для определения постоянной отставания t данного термоприемника нужно ввести его в среду с постоянной температурой, отличной от начальной температуры термоприемника, и через определенные промежутки времени отмечать его показания. Затем следует построить график, откладывая по оси ординат значения натурального логарифма разности температур термоприемника я среды, а по оси абсцисс — соответствующие отрезки времени, причем, как видно из (111,54), график должен представлять собой прямую. Постоянная отставания может быть найдена как котангенс угла наклона прямой к оси абсцисс. [c.65] На основании анализа градуировочных кривых равличных термопар и принципа действия зеркального гальванометра можно Придти к выводу, что при разности температур порядка нескольких градусов и даже нескольких десятков градусов можно с достаточной точностью считать, что отклонение зайчика гальванометра пропорционально разности температур д, какими-бы из употребительных металлов ни пользоваться длл изготовления применяемой термопары. Таким образом можно считать, что д z=kx, где X — отклонение зайчика гальванометра, к — коэфициент пропорциональности. [c.66] Этот метод имеет существенные преимущества перед обычным методом, а именно он дает возможность определять постоянную отставания любого как градуированного, так и не градуированного термометра и в ряде случаев, например при определении постоянной отставания термометров сопротивления, освобождает от необходимости пользоваться сложной электроизмерительной аппаратурой, манипулирование с которой требует каждый раз затраты значительного времени и делает невозможным производство достаточного числа точных отсчетов при быстро меняющейся температуре. [c.66] До появления работ проф. Г. М. Кондратье(ва, а за границей и до сего времени исследование термической инерции проводилось на основании упрощенного математического истолкования явления, выражаемого так называемым законом Ньютона . [c.66] например, в целом ряде случаев при измерении постоянной отставания отмечалось время, необходимое для изменения разности температур термометра и среды на 0,4 ее первоначального значения, т. е. того значения, которое она имела в момент погружения термометра в данную среду. [c.68] Такой метод влечет к погрешностям, достигающим в отдельных случаях 50—60% истинного значения измеряемой постоянной отставания. [c.68] Вернуться к основной статье