ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Измерение криогенных темпераИзмерение температуры расплаРАЗДЕЛ ТРЕТИЙ. ИЗМЕРЕНИЕ ДАВЛЕНИЯ, РАСХОДА И УРОВНЯ Измерительные преобразователи и схемы дистанционной передачи из "Теплотехнические измерения и приборы " Измерение температур в энергетических реакторах и активной зоне имеет свои специфические особенности. Во-первых, это вопросы радиационной безопасности, которые требуют применения методов и средств измерения температуры, отличающихся высокой надежностью, во-вторых,— обеспечение длительной работы средств измерения температуры со стабильными или практически стабильными градуировочными характеристиками. [c.75] Вопросы надежности средств измерения температуры сводятся в основном к созданию такой конструкции термометров, которая обеспечивала бы безотказную работу как в течение длительной эксплуатации, так и при аварийных ситуациях. [c.75] Кроме обычных выпускаются кабельные многозонные термопреобразователи диаметром 3 и 6 мм с числом рабочих спаев 3 и 5, расстоянием между спаями 1000 и 1500 мм и максимальной длиной термопреобразователя 25 м. [c.76] Для измерения температурных режимов устройств тепловой и биологической защиты, а также металлоконструкций реактора чаще всего применяются также кабельные термоэлектрические термометры, которые иногда армируются дополнительно защитным чехлом. [c.76] Многозонные кабельные термометры позволяют измерять температуры в различных точках активной зоны (например, распределения температуры графитовой кладки реактора по высоте) одним термометром. Температура является важным параметром, характеризующим свойства графитового замедлителя. Особенности ее измерения определяются относительно высоким значением температуры (до 800 °С), науглероживанием материалов конструкции термометра, ионизирующим облучением и практической невозможностью доступа к местам измерений. Кроме того, большое значение имеет выбор наиболее характерных точек измерения в графитовой кладке. [c.76] Как отмечалось выше, большое значение при измерении температуры в реакторах имеет вопрос стабильности градуировочных характеристик средств измерения в условиях ионизирующих излучений большой мощности. Термометры, расположенные в активной зоне, подвергаются воздействию нейтронного потока, осколков деления, электронов и других частиц, воздействию -излучения. В результате этого может происходить изменение структуры, состава и соответственно изменение физических свойств и метрологических характеристик термометров. В термоэлектрических термометрах под влиянием радиации могут возникать временные отклонения выходного сигнала и длительные, или интегральные, отклонения. Временные отклонения наблюдаются Б термометрах при воздействии излучения и исчезает при прекращении излучения при неизменной измеряемой температуре. Длительные или интегральные отклонения выходного сигнала термометра имеют место при длительном воздействии излучения, когда термометр набрал определенный флюенс излучения (количество ионизирующих частиц). Эти отклонения выходного сигнала термометра остаются и при прекращении излучения при постоянной измеряемой температуре. Интегральное отклонение вызывается, как правило, радиационным перерождением отдельных элементов, входящих в состав термоэлектродов. Это отклонение не может быть снято термообработкой электродов. [c.77] Как показали исследования, временные отклонения выходного сигнала термоэлектрических термометров в большинстве случаев не превышают 1 % измеряемой температуры. Высказывается предположение о том, что эти отклонения вызваны разогревом термометров в результате у-облучения. Уменьшение этого отклонения достигается уменьшением радиального термического сопротивления термометра, а также уменьшением тепловыделения в самом чувствительном элементе [9]. [c.77] Уменьшение теплоемкости материалов при низких температурах может привести к существенному отличию собственной температуры чувствительного элемента термометра от температуры измеряемой среды за счет самона-грева и подвода теплоты по проводам и защитной арматуре. [c.77] Все термометры из металлов изменяют свое сопротивление под влиянием магнитного поля, причем чем ниже температура, тем больше это влияние. Для платинового термометра это влияние наибольшее при температуре 13 К магнитная индукция до 2 Т вызывает увеличение сопротивления до 40 %, при 50 К прирост сопротивления при той же магнитной индукции составляет доли процента. У других термометров сопротивления из металла магниторезистивный эффект почти на порядок меньше, но он имеет место. [c.78] Для измерения температур ниже 13 К в СССР в основном применяются германиевые термометры сопротивления. Они предназначены для измерения температур в интервале от 0,1 до 300 К. Изготавливаются они из кристаллического германия с многокомпонентным легированием. Сопротивление германия увеличивается с понижением температуры и при гелиевых температурах исчисляется сотнями и тысячами ом. Коэффициент преобразования при этих температурах составляет 10 —10 Ом/К. Серийные германиевые термометры сопротивления имеют предел допускаемых погрешностей 0,05—0,1 К. Эталонные германиевые термометры сопротивления имеют стабильность градуировочной характеристики до 0,001 К. Хотя конструктивное выполнение термометров различно, но в общем случае кристалл германия, к которому приварены выводы, помещается в защитную гильзу (корпус), заполненную гелием, улучшающим теплообмен с измеряемой средой (см. рис. 6.5). Германиевые термометры сопротивления также подвержены влиянию магнитных полей. Это влияние меньше, чем для платиновых термометров, но при поле в 10—15 Т погрешность из-за их влияния может составить при 4,2 К около 0,15—0,2 К и более. [c.78] Однако, несмотря на ряд преимуществ, термоэлектрические термометры уступают термометрам сопротивления в точности и в стабильности градуировочной характеристики. [c.78] Конденсационные термометры используют экспериментальную зависимость давления насыщенного пара от температуры. Диапазоны измерения конденсационных термометров в криогенной области достаточно узки, например для гелиевых термометров 1—б К, для водородных 15—35 К. Точность измерения температуры зависит от точности определения градуировочной характеристики термометра. [c.78] Сложность измерения температуры расплавов определяется в основном активной коррозией защитного чехла термометра. Методические погрешности при измерении температуры расплавов практически можно не принимать во внимание, так как теплоотдача от расплава к чехлу термометра, как правило, очень хорошая. Исключение составляют синтетические материалы большой вязкости (пластмассы, синтетика, синтетический каучук и др.), в которых коэффициент теплоотдачи невелик. Конструкция термометра в этом случае должна обеспечить необволакиваемость термометра материалом и минимальную пргрешность путем теплоотвода через чехол. На рис. 9.9 представлен один из вариантов такого термометра, состоящий из чувствительного элемента в тонком чехле 1 и держателя 2 обтекаемой формы. [c.79] При измерении расплавов солей защитные чехлы через несколько десятков часов выходят из строя из-за агрессивного действия расплава. Поэтому часто делают легко сменяемый чехол из некачественной дешевой стали, например термометр с толстостенным защитным чехлом из обычной дешевой стали, который одновременно является одним из электродов термоэлектрического термометра. [c.79] Для измерения расплавов стекла могут применяться защитные чехлы из углеродных блоков или из благородных металлов. Графитовые (углеродные) защитные чехлы применяются для измерения температуры в ванных печах. Внутри графитового чехла должен быть располол ен газоплотный внутренний чехол для защиты термопары из благородных металлов от воздействия восстановительной атмосферы углерода. Термометры такой конструкции имеют большую тепловую инерцию. [c.79] В питательных устройствах, где на поверхности расплава стекла имеется окислительная атмосфера, могут применяться чехлы из благородных металлов или комбинированные. Термоэлектроды в фарфоровой изоляционной трубке помещаются в защитный чехол из платины. Снаружи располагаются керамический защитный чехол и монтажная стальная трубка, которая крепится к головке термометра. Такой термометр отличается малой инерционностью. [c.79] В заключение следует отметить, что выбор того или иного метода измерения и его конструктивное исполнение определяются конкретными условиями измерения температуры расплавов, их взаимодействием с различными материалами, их излучательньши способностями и другими физическими и химическими свойствами. И в каждом случае может быть свое, отличное от других случаев решение этой проблемы. [c.80] Вернуться к основной статье