ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Взаимосвязь сигнала первичного преобразователя и измеряемых величин в стационарных условиях . Варьирование эффективной теплопроводности первичного преобразователя из "Основы тепломассометрии " Известно, что теплофизические характеристики продуктов, например теплопроводность и коэффициент поглощения, в процессе тепловой обработки могут существенно изменяться. [c.68] Изменяются также и свойства стенок аппарата, например термическое сопротивление за счет накопления накипи или нагара. Поэтому в общем случае невозможно изготовить такой тепломассомер или тепломер, внесение которого в продукт или установка на стенку аппарата не привело бы к некоторому искажению картины теплообмена. [c.68] Проверка возможности использования решений плоской задачи для круглого датчика осуществлялась численно— методом элементарных балансов [91. Расчет велся только для одного значения Хд/Я,м = 50 с гарантией попадания в зону kl = onst. Результаты расчета подтвердили правомочность замены осесимметричной задачи плоской. Определено было также искажение линий тока при расположении датчика на поверхности изделия, в случае малых значений числа Био (при больших числах Био задача получается аналогичной задаче расположения тепломера в массиве вследствие симметрии полей температур и потоков). При малых числах Био, т. е. при внутреннем сопротивлении датчика к/Хц значительно меньшем, чем внешнее сопротивление 1/а, поправочный коэффициент близок к единице. [c.69] Расчетные формулы поправочных коэффициентов л я наиболее распространенных форм теплообменных поверхностей приведены в [54]. [c.69] Наконец, искажение 3-го рода является специфическим для новых решетчатых базовых элементов. Технология их изготовления позволяет сводить почти до нуля толщину охранного слоя, когда требуется повысить X либо снизить инерционность тепломассомера. При этом каждый термоэлектрод может стягивать линии теплового потока, общий сигнал элемента возрастает. Количественные характеристики этой погрешности были определены при градуировке базовых элементов с лучистым и кондуктивным подводом энергии (см. гл. 5). Источник этого искажения полностью устраняется при использовании температуровыравнивающих пластин или фольги. [c.70] Здесь оба сомножителя зависят от эффективной теплопроводности Хд первичного преобразователя теплового потока. [c.70] Теплопроводность батарейных датчиков определяется теплопроводностью обоих термоэлектродов 1,1 и и заполнителя Ха, а также соотношением сечений этих электродов. Рассмотрим возможность изменения Хд при изготовлении и эксплуатации наиболее применимых батарейных датчиков, коммутация которых осуществляется гальваническим покрытием отдельных отрезков термоэлектродной проволоки материалом с контрастными потермо-э. д. с. свойствам (спиральные, слоистые, решетчатые датчики) [8, 44]. На рис. 3,8,6 приведена схема такого датчика. Тепловой поток с плотностью д последовательно проходит три слоя. В первом слое толщиной х не вырабатывается сигнал — он служит для механической и электрической защиты термоэлектродов и выполняется из материала, заполняющего пространство между термоэлектродами во втором слое толщиной к — 2х. Основным элементом второго слоя является термоэлектрод 1 сечением f . Каждая вторая ветвь термоэлектрода покрыта слоем другого термоэлектродного материала 2 сечением имеет термоэлектрические свойства, близкие к материалу покрытия [7]. Места переходов от одиночного к биметаллическому электроду находятся на гранях среднего слоя и играют роль горячих либо холодных спаев дифференциальной термобатареи, сигнал которой и определяет плотность теплового потока д. Пространство между электродами занимает заполнитель 3 сечением /з. Если датчик диффузионно проницаем, то в /з входит и сечение капилляров. Наконец, теплота проходит снова через слой заполнителя толщиной х. [c.71] Чтобы не усложнять выражения (3.8), следует пренебречь переносом теплоты через поперечные для этого переноса участки термоэлектрода 1 как несущественным. [c.71] Использование выражения (3.10) приводит к появлению еще двух параметров удельных электрических сопротивлений основного и дополнительного термоэлектродов pi и р . [c.72] Примем также расстояние между спаями (толщину основного слоя датчика) h — 2к — равным 1,2 мм. Эта величина складывается из высоты унифицированной полоски целлулоида (1 мм), на которую наматывается констан-тановый проводник, и удвоенной его толщины. [c.72] Число параметров сокращено до трех (х, п, Я.з), но функция Я.Д по-прежнему не разделяется. Анализ влияния каждого параметра затруднителен, поэтому необходимо представить уравнение (3.13) графически. Сократить число параметров до двух можно в связи с тем, что п является величиной дискретной. При плотной навивке и укладке термоэлементов в унифицированном тепломассомере п л яэ 1000, вариации чувствительности датчика производятся путем уменьшения /г в 2, 4 или 8 раз. Для значений п = — 1000 500 250 и 125 составлены номограммы Хц == = Р (Хз, к) (рис. 3.9). Для сохранения минимальной погрешности в пользовании номограммами при каждом уменьшении п вдвое масштаб Хц увеличивали также вдвое. [c.73] Линии X = о на номограммах соответствуют теоретически возможному максимальному значению 1д при данной плотности укладки. Увеличение п до 2000 дало бы возможность приблизить Згд к 16...17, т. е. к теплопроводности некоторых сплавов, применяемых для изготовления технологических аппаратов (нержавеющих сталей). Однако, как видно из номограмм, наличие охранного слоя толщиной всего в 0,05 мм приводит к резкому падению 1,д, в особенности при плотной укладке термоэлементов и малых Х , Поэтому практически для металлических стенок применяются лишь одиночные датчики, причем закрепляться на стенке они должны пайкой или сваркой, так как использование любого клея вызывает тот же эффект резкого падения Хл. [c.73] С ПОМОЩЬЮ номограммы можно определить Яд готового тепломассомера, измерив его общую толщину (1,2 10 + + 2у) и зная материал заполнителя Яз (пример показан стрелками на рис. 9,6), изготовлять датчики с заранее заданными свойствами (см. пример на рис. 9,е). Существуют также некоторые возможности изменения Яд потребителем как в сторону повышения, так и в сторону понижения. [c.74] Для увеличения необходимо снять часть охранного слоя с обеих или с одной стороны датчика, для снижения — нарастить этот слой. Рассмотрим численный пример на номограмме рис. 9,г. При использовании в качестве заполнителя эпоксидной смолы с Хз = 0,3 получаем датчик с Хд = 0,7, если толщина охранного слоя 0,2 мм (точка а). Сняв по 0,1 мм с обеих сторон, получим Хд = 0,88, по 0,15 мм — = 1,06 (движение стрелок от точки а вверх). [c.75] Нарастив по 0,2 мм той же смолы, получим = 0,56 смолы с Хз = 0,2 — получим Яд = 0,41 (движение стрелок вниз и влево). [c.75] Общее правило подбора теплопроводности датчика состоит в том, чтобы ее значение было равным или несколько большим, чем у продукта либо стенки аппарата, при этом погрешность за счет внесения датчика будет минимальной. [c.75] Вернуться к основной статье