ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Градуировка при комнатной температуре из "Основы тепломассометрии " Градуировка при комнатной температуре. Необходимым условием тепломассометрии процессов и аппаратов является однозначная связь между сигналом базового элемента и плотностью теплового потока через этот элемент. Технология изготовления одиночных, галетных, спиральных, слоистых элементов не позволяет получать датчики с одинаковыми характеристиками. Наиболее совершенна в этом отношении технология решетчатых элементов, но получить искомую связь чисто расчетным путем не удается и для этого случая. Поэтому основным этапом метрологического обеспечения тепломассометрии является индивидуальная градуировка каждого элемента. [c.102] Основными элементами стендов для градуировки базовых элементов по тепловому потоку являются источники стабильных контролируемых тепловых потоков и абсолютные приборы для их измерения. Опробованы различные методы определения градуировочных характеристик [7, 8, 9, 54]. [c.102] Опыт работы по созданию и эксплуатации этих стендов позволил разработать сравнительно простые стенды для градуировки базовых элементов и готовых тепломеров, тепломассомеров и альфамеров. Обязательной для каждого элемента является градуировка при комнатной температуре, которая проводится при лучистом либо кондуктивном подводе теплоты к элементу. [c.102] Рассмотрим стенд с лучистым подводом теплоты (рис. 5.1) от излучателя 1, набранного из двух ламп накаливания КИ-220—1000. Питание ламп производится через стабилизатор напряжения и автотрансформатор. Отвод теплоты от градуируемых элементов и радиометров производится с помощью плоского холодильника 2, включенного в цепь ультратермостата. В ту же цепь включена и бленда 4, с помощью которой устраняется возможность местных колебаний температуры воздуха у поверхности элемента 3. [c.103] Плотность потока теплоты можно изменять также, варьируя расстояние от излучателя до холодильника. При расстоянии 100 мм она достигает 6 10 Вт/м , равномерность распределения обеспечивается применением полированного отражателя либо металлического экрана. Вместо ламп КИ-220—1000 можно применять лампы инфракрасной сушки типа ЗС с внутренним рефлектором и нанесением на поверхность баллона концентрированного раствора поваренной соли [54]. [c.103] Приемные поверхности градуируемых элементов и радиометров покрываются специально разработанной чернью с Лп= 0,95...0,96 [54]. Расчет по (5.1) при угле раскрытия зубцов О = 30° дает Аз 0,99, что позволяет считать радиометр с зубчатым приемником удовлетворительной моделью абсолютно черного тела. [c.104] Тепловая энергия, поглощаемая приемником радиометра, проходит через базовый решетчатый или слоистый элемент к охлаждающей воде, по сигналу которого судят об интенсивности лучистого потока. Абсолютными эти радиометры делает операция замещения время от времени через базовый элемент пропускают энергию от встроенного электронагревателя, проверяя чувствительность элемента и его стабильность. [c.104] При градуировке приемная поверхность радиометра или градуируемого элемента устанавливается перпендикулярно лучистому потоку (по очереди) с помощью шаблонов. Каждый замер градуируемым элементом производится между двумя замерами радиометром. Чтобы условия облучения были идентичны, кроме радиометра используют в качестве абсолютного прибора эталонный тепломер с теми же габаритными размерами, что и градуируемый элемент. [c.104] Каждый элемент или готовое устройство градуируется в диапазоне тепловых потоков, которые ожидают получить в продукте или аппарате (при пяти-шести установивпшхся режимах работы излучателя). Для проверки корректности выполнения элемента (отсутствие воздушных пузырей, перекосов ленточки термоэлектродов) градуировку производят, изменяя поверхности элемента, через которые он экспонируется лучистым потоком. В опытах после градуировки с одной стороны датчик, закрепленный на холодильнике с помощью замазки Рамзая, снимают, замазку удаляют, поверхность обезжиривают ацетоном и покрывают чернью того же состава, что и в основных опытах. Градуировку повторяют, и данные обеих градуировок наносят на график Е = I д) (см. рис. 4.16). Как правило, опытные точки градуировки не выходят за пределы прямой линии, обобщающей эти точки, более чем на 3 % эта цифра и считается максимальной погрешностью измерения для серийного элемента. [c.104] Выборочная проверка зависимости рабочего коэффициента датчиков от температуры в интервале 20...100 °С проводится на двойном спаренном калориметре с кондуктивным подводом теплоты [71. Рабочая температура элементов устанавливается соотношением тепловых потоков, получаемых от верхнего и нижнего калориметров. Проверка подтвердила теоретические и экспериментальные положения о том, что для медь-константановых термоэлементов в интервале 0...100 °С температурная зависимость теплопроводности компенсируется изменением термоэлектрического коэффициента, следовательно, рабочий коэффициент базового элемента не зависит от температуры. [c.105] Наиболее простым оказалось использование метода абсолютного электрического калориметра с компенсационной изоляцией, разработанного для градуировки до температуры -f 350 °С [7, 541. Калориметр устроен по принципу кондуктивного подвода и отвода теплоты от градуируемого датчика (рис. 5.4). Поток теплоты от центрального плоского электронагревателя проходит через градуируемый элемент, который находится в контакте с корпусом нагревателя. Для предотвращения (компенсации) утечек энергии медный охранный кожух поддерживается при температуре, равной температуре корпуса центрального нагревателя. Для этого в кольцевую выточку кожуха заложен компенсационный нагреватель. [c.106] При градуировке в диапазоне температур 15...90 °С элемент прижимается на вакуумной смазке к поверхности обычного холодильника с проточной водой. При температурах 90...160°С используется масляный термостат. Для низкотемпературных градуировок вместо холодильника применяется металлический стержень с шлифованным верхним концом. Нижний конец стержня-холоднльника погружается в сосуд Дьюара с жидким азотом. По мере выкипания азота термическое сопротивление стержня увеличивается, так как увеличивается длина его части, не соприкасающейся с жидким азотом, и температура градуируемого элемента повышается. После испарения всего азота градуировка продолжается в режиме монотонного прогрева элемента. [c.107] Для измерения рабочей температуры элемента, а также для учета инерционности датчика и центрального нагревателя в корпус нагревателя и в стержень-холодильник вблизи верхнего торца заделаны термопары (на рис. 5.4 не показаны). [c.107] Из рассмотрения рис. 5.5 и 5.6, а также (5.4) следует, что, например, при исследовании охлаждения влажных продуктов не требуется никаких поправок к паспортному коэффициенту. При умеренном замораживании продукта до температуры — 20 °С поправка не превышает 2 %, и лишь при глубоком замораживании поправочный коэффициент существенно отличается от единицы. То же относится и к условиям тепловой обработки продуктов. Исследование и контроль процессов нагрева до 100 °С первого периода сушки и выпечки, обжарки и варки колбасных изделий и т. п., проводится без поправок к паспортному коэффициенту датчика, и только при повышении рабочей температуры до 150...180°С появляется в этом необходимость. [c.108] Вернуться к основной статье