Глава вторая. Измерение температуры
Методы измерения температуры в зоне резания
Тема: Методы измерения температуры
Температура является мерой для описания энергетического состояния элементов конструкции, рабочей жидкости или газа. В процессе технической эксплуатации самолетов и двигателей измерения температуры занимают одно из самых основных мест. В процессе теплообмена тепловая энергия переходит от более нагретых тел или участков тел к менее нагретым, вплоть до установления теплового равновесия выравнивания температуры. Таким образом явления теплообмена характеризуют температуру как физическую величину, определяющую направление передачи тепловой энергии. Наибольшее распространение и применение в практике температурных измерений получили шкала Цельсия и абсолютная термодинамическая шкала Кельвина. При построении температурной шкалы обычно выбираются две опорные точки, представляющие собой легко воспроизводимые значения температур. Обычно это температуры фазового равновесия однокомпонентных систем точки кипения, затвердевания, таяния и т. Этим температурам приписывают начало и конец или промежуточные точки температурной шкалы. За единицу шкалы принимается какая-либо целая часть этого интервала, называемая градусом, то есть В шкале Цельсия в качестве опорных точек t 1 и t 2 приняты температуры замерзания 0 0 С и кипения 0 С океанской воды. В абсолютной термодинамической шкале Кельвина за начало отсчета принят абсолютный ноль 0 К , а в качестве второй опорной точки — температура тройной точки океанской воды ,16 К. Для измерения температуры подбирается рабочее вещество, которое не меняет своего агрегатного состояния в пределах основного интервала температурной шкалы. Для этого вещества выбирается какое-либо свойство Е называемое термодинамическим например, объемное или линейное расширение, электро сопротивление. Предполагая, что это свойство линейно связано с температурой, выводится основное уравнение температурной шкалы:. Данное выражение позволяет по результатам измерения величины Е определить значение измеряемой температуры. Действие жидкостных термометров основано на изменении объема высоты столба жидкости при изменении температуры. Действие манометрических термометров основано на зависимости рабочего вещества, заключенного в замкнутом объеме. При погружении датчика термометра термобаллона, заполненного рабочим веществом в измеряемую среду, рабочее вещество стремится изменить свой объем, так как объем датчика, const, то происходит изменение давления. Давление рабочего вещества измеряется манометром, соединенным с датчиком капиллярной трубкой, длина трубки может достигать 50 м. Действие термометра электросопротивления основано на изменении удельного сопротивления проводников электрического тока механическая проволока при изменении температуры. Конструктивно представляет собой сопротивление проволока намотанная на жесткий, изолирующий каркас диаметр проволоки 0,,1мм сопротивление м материал проволоки: Каркас с обмоткой помещается в корпус, который защищает от химических воздействий внешней среды от значительных давлений. Применяются для измерения температуры воздуха на входе в двигатель, в системах КВ и ПОС , измерение температуры масла П, топлива, температуры в масляных полостях двигателя термометры типа ТУЭ термометр унифицированный электрический. Действие радиационного термометра основано на регистрации теплового излучения поверхности нагретого тела. По принципу действия различают яркостные и собственно радиационные пирометры. Яркостные пирометры используются для измерения относительно высоких выше 0 C температур, их действие основано на зависимости спектральной яркости поверхности нагретого тела от температуры. При проведении измерений, яркость свечения поверхности тела сравнивается с яркостью свечения нити пирометрической лампы, помещенной в поле зрения наблюдателя. Температура тела при этом определяется по величине тока, идущего на нагрев нити лампы в момент равенства яркостей. Радиационные термометры используются для измерения температуры поверхностей тел выше К. Действие радиационных термометров основано на регистрации потока излучения фотонов. При проведении измерений поток излучения с помощью объектива направляется на фотометрическое устройство термопару , которая вырабатывает ТЭДС пропорциональную температуре исследуемого тела. Величина ТЭДС зависит от природы металлов и разности температур горячего и холодного спаев. Если температуру холодного спая поддерживать постоянной 0 0 C , то величина тока ТЭДС будет зависеть только от температуры горячего спая. Зависимость ТЭДС от температуры представляет собой нелинейную функцию. Термопары общепромышленного назначения выпускаются в соответствии с ГОСТ , градуировочные таблицы термопар даны в ГОСТ По материалу применяемых в термопарах проводников они делятся на две группы: Эти термопары применяются для регистрации высоких температур до 0 C , для исследования процессов горения основных и форсажных камер сгорания. К недостаткам платиновых термопар следует отнести: Эти сплавы обладают необходимыми физическими свойствами такими как большой уровень развиваемой ТЭДС, коррозионная стойкость и т. Основным достоинством термопар второй группы является их доступность и малая стоимость. Благодаря этому электроды можно делать значительной толщины если при измерениях не имеет значения инерционность показаний , что увеличивает механическую прочность и снижает электрическое сопротивление электродов. Хромель-алюмелевая термопара хорошо работает в условиях наличия окислителей и имеет практически линейную градуировочную характеристику. Недостатком данной термопары является повышенная хрупкость при температуре более 0 C пригодна для длительных измерений, при температурах до 0 C и при кратковременных измерениях температура до 0 C. Термопары и сплавы НК-СА — термопары типа ТВГ Особенностью данных термопар является их термоэлектрическая характеристика. По жаростойкости не уступает ХА термопаре, однако имеет существенный недостаток: Применяется в основном для измерения температуры газа за компрессором. По жаростойкости уступает перечисленным выше из-за низкой жаростойкости копеля. Длительные измерения температур до 0 C, кратковременные — температур до 0 C. Термоэлектроды, соединенные между собой, помещаются в изоляционный материал. Для предохранения изолятора от механических повреждений он заключается в металлический корпус. На конце защитного корпуса имеется планка для крепления соединительных проводов. Если градуировочная характеристика термопары представляет собой прямую линию, то можно одним измерением определить среднюю температуру из показаний нескольких термопар. Термопары соединяются последовательно и образуют термобатарею, ТЭД сила батарей равна сумме ТЭД термопар. Кроме выше перечисленных способов и средств измерения температуры в практике эксплуатации АТ находят применение следующий способ: Этот способ находит применение в случаях, когда необходимо проконтролировать наступление какого-либо предельного состояния. Для этого используются термостружкосигнализаторы. В качестве чувствительного элемента используется материал, температура плавления которого равна предельной температуре масла. Применение термоиндикаторных красок основано на том, что ряд химических веществ меняет свой цвет при нагреве выше определенной температуры и сохраняет его затем при охлаждении. Набором термоиндикаторных красок можно измерять различные температуры от 40 то 0 C, а также получить распределение температуры по поверхности. Перед экспирементом образцы красок наносят на детали, которые нагревают в электропечи до различных температур и фиксируют температуры перехода и получаемые оттенки. В дальнейшем они используются для расшифровки результатов экспериментов. Так как термоиндикаторные краски регистрируют максимальную температуру во время опыта, то выход на исследуемый режим не должен сопровождаться забросами температур. При проведении температурных измерений, как и при любых других измерениях неизбежно присутствуют ошибки. Анализируя ошибки измерений, необходимо иметь ввиду, что термометры регистрируют собственную температуру. Поэтому точность измерения зависит не только от точности регистрирующих приборов, но и от разности между температурой среды и температурой термометра. Для того чтобы уменьшить ошибку измерений, необходимо знать причину ее появления. Погрешности, связанные с теплопроводностью материала термометра. Возникают в следствие того, что при погружении чувствительной части термометра в измеряемую среду, часть термометра остается за пределами среды и следовательно имеет другую температуру. Из-за этого начинается отвод тепла от чувствительной части и следовательно показания отличаются от истинной температуры. Ошибка измерений тем больше, чем больше разность температуры среды, поэтому в месте установки термометра необходимо утеплять конструкцию. Кроме того на величину ошибки оказывает влияние и длина погружаемой части термометра — чем больше погружен термометр, тем меньше ошибка измерения. Термометры из материалов с большим коэффициентом теплопроводности дают большую ошибку, а сравнению с термометрами из материалов с малым коэффициентом теплопроводности. Рассмотренные ошибки возникают и при измерении поля температур, имеющего большой градиент, когда разные участки термометра подвергаются воздействию разных температур. При отсутствии больших градиентов температур ошибка связана с теплопроводностью незначительно, если длина погруженного термометра больше 20ти его диаметров. От разности температур стенки трубопровода и поверхности термометра чем больше разность, тем больше ошибка. Для уменьшения ошибки стенки утепляют. От коэффициента теплоотдачи от среды к термометру чем больше коэффициент теплоотдачи, тем меньше ошибка. От коэффициента лучеиспускания термометра чем больше лучеиспускания термометра, тем больше ошибка Для уменьшения коэффициента лучеиспускания термометра необходима шероховатость поверхности. Одним из конструктивных методов борьбы с погрешностью является экранирование термометра. За счет этого можно повысить температуру??? Кроме того, ошибки связанные с лучистым теплообменом сильно зависят от от температуры чем больше температура, тем больше ошибка. В заключение необходимо отметить , что в реальных условиях при измерении температур ошибки измерений, связанные с установкой термометров могут быть значительными. При установке термометра может исказиться температурное поле из-за изменения линий тока газа или жидкости. Наличие частиц топлива может вызвать занижение показателей термометра из-за охлаждения его каплями, или завышенные показатели в случае догорания смеси. Кроме того поверхность термометра может являться катализатором. Вызваны тем, что при изменении температуры среды, изменение температуры материала термометра горячий спап, термосопротивление, объем жидкости в жидком термометре и др. В общем случае тепловая инерционность меньше, если меньше удельная теплоемкость материала, если меньше его объем и плотность. Причина появления погрешностей заключается в том, что температура поверхности тела помещенного в поток газа, не одинакова в различных точках. Для измерения скорости полета самолета применяется аэрометрический манометрический , тепловой, механический, термодинамический, ультразвуковой, доплеровский, инерциальный и др. Аэрометрический метод основан на измерении динамического напора воздуха, зависящего от скорости полета. Тепловой метод использует обдув нагретого тела потоком воздуха, от скорости j зависит теряемая при этом теплота. Механический метод использует вращение турбинки помещённой в поток. Термодинамический метод предусматривает измерение температуры торможения потока. Ультразвуковой метод основан на том, что скорость ультразвуковых колебаний, распространяющихся в воздушном потоке, относительно самолета определяется векторной суммой скорости ультразвука относительно воздуха и скорости самолета. Инерциальный метод основан на измерении ускорения и его интегрировании. В доплеровском методе используется измерение разности частот радиосигналов: Измерение статического давления на поверхности тел и стенках каналов осуществляется с помощью дренажирования. К форме и расположению дренажных отверстий предъявляются определенные требования:. Так например наличие скругления кромки радиусом в четверть диаметра вызывает увеличение давления на 0. Наиболее часто для измерения статического давления применяют дисковые насадки. Динамическое давление в потоке это разность между полным и статическим давлением — используется в основном для определения скорости газодинамическим методом. Для определения применяют насадки, представляющие собой комбинацию насадок полного и статического давлений. При обтекании тел потоком газа или жидкости на их поверхности имеется определенное распределение давления. В точке, где скорость потока падает до нуля давление на поверхность равно полному давлению. Для измерения давления эту точку соединяют с манометром. Если ось приемной трубки совпадает с направлением потока, то измеряется истинное полное давление. Простейшие насадки Г-образной формы чувствительны к скосу потока, поэтому в тех случаях, когда неизвестно направление натекания используются комбинированные насадки малочувствительные к углу скоса потока. Измеритель ИВС V отличаются от измерителей Vинд. Тем, что в них используется компенсационный узел, вносящий поправку на изменение T и Pст по высоте, путем изменения передаточного отношения от оси Vинд к оси ИВС. В механических указателях ИВС используется косвенное ведение поправки на изменение температуры, основанное на взаимосвязи Рст и температуры. Применяются для измерения избыточного давления и для измерения перепада давлений. Измеряемое давление уравновешивается столбом жидкости и атмосферным давлением, а дифференциальных манометрах уравновешивается только столбом жидкости. Требуемая точность и удобство пользования обеспечивается выбором соответствующей жидкости для заполнения манометра так, чтобы высота столба в рабочем диапазоне измеряемых давлений была мм. Для уменьшения погрешности возникающей из-за капиллярных свойств жидкости, применяют калиброванные трубки с внутренним диаметром не менее 5 мм. В пружинных манометрах измеряемое давление вызывает деформацию упругих элементов. Величина деформации служит мерой давления. Пружинные манометры могут быть чисто механическими, а также совмещать в себе механическую и электрическую часть. Манометр с трубчатой пружиной. Давление через штуцер поступает во внутреннюю полость трубчатой пружины, под действием давления трубка стремится распрямиться, и через систему рычагов поворачивает стрелку. Действие давления подводимого к мембранной коробке вызывает ее деформацию, деформация коробки воспринимается потоком, воздействующим на входное звено первичного электрического преобразователя реостатный, индуктивный, емкостный, вибрационно-частотный. Измеряемое давление в грузопоршневых манометрах уравновешивается грузом и определяется по известной площади поршня и массе груза. Подъем поршня при измерении должен иметь определенную величину. Перед измерением тарелку приводят во вращение для снятия трения покоя. При определении скорости потока используются газодинамические методы основанные на уравнении Бернулли. Для этого необходимо знать динамическое давление и плотность газа. Для определения величины динамического давления используются комбинированные насадки. Чаще всего используется пятидырчатая насадка, позволяющая определить направление потока в пространстве. После этого направление вектора скорости совпадает с направлением трубки 1 и его определяют относительно первоначального положения насадки. Для выяснения направления потока за плохо обтекаемыми телами используется специальная насадка, имеющий 2 трубки ориентированных в противоположные стороны друг от друга. Насадки могут выполнены малых размеров диаметры трубок 0,,5 мм, наружный диаметр насадок мм что позволяет говорить о измерении направления потока в точке. Данные методы широко применяются для исследования потока вблизи поверхности тел, а также в области затененного потока за телом. Измерение сил в процессе испытаний ЛА необходимо в первую очередь для определения: Динамометры разделяют по принципу действия на механические пружинные или рычажные , гидравлические и упругие силоизмерители с электрическими первичными преобразователями. Практическое применение находят рычажные, гидравлические динамометры и упругие силоизмерители с электрическими первичными преобразователями. Принцип работы рычажного динамометра основан на уравновешивании момента от измеряемой силы, моментом груза Q, подвешенного на рычаг. Простейшее исполнение рычажного динамометра. В таком исполнении динамометр неудобен из-за неравномерности шкалы. Для выравнивания шкалы поверхность сектора специально профилируют. Кроме того широкое распространение для измерения усилий получили рычажные самоустанавливающиеся весовые элементы — рейтерные весы. За счёт изменения плеча подвижного груза — рейтера происходит уравновешивание измеряемые усилие. На левый рычаг весов навешивается диапазонные грузы, комбинация которых позволяет получить широкий диапазон измеряемых усилий. Принцип действия гидравлического динамометра основан на том, что под воздействием измеряемой нагрузки, давление жидкости в измерительной полости месдозы будет измеряться, и изменение давления будет являться мерой приложенного усилия. При наличии воздуха в полости, перемещение мембраны становится большим, в результате приходится учитывать жёсткость мембраны, так как появляются дополнительная погрешность, связанная с var жёсткостью мембраны. В проточной месдозе, в измерительной полости постоянно осуществляется циркуляция жидкости, за счёт этого обеспечивается исключение воздушных пробок и независимость от температуры. Представляют собой упругий измерительный элемент, деформация которого вызывает изменения параметров первичного электрического преобразователя. Для измерения крутящего момента используется балансирные устройства, гидравлические измерители крутящего момента, гидротормозы и электрические измерители крутящего момента — тарзиометры. Балансирные устройства — устройства, в которых Мкр определяется по реактивному моменту на статоре при вращении ротора. Так как Мтр в подшипниках может быть довольно существенным, то его необходимо уменьшить или учесть при определении Мкр. ИКМ получили широкое распространение, входят в конструкцию двигателя и являются штатным прибором контроля. Реактивный момент, возникающий на неподвижной шестерне планетарного редуктора и равный Мкр , передаёт на конус двигателя через шарики, расположенные в трапецеидальных выемках. При увеличении нагрузки шарики отжимают поршень, который перемещаясь частично перекрывает отверстие для слива масла. Это вызывает повышение давления масла под поршнем. Движение поршня прекращаются, когда сила, отжимающая его, уравновешивается давлением масла. После соответствующей градуировки давление в полости под поршнем служит мерой крутящего момента. В результате скручивания вала под действием крутящего момента происходит изменение зазора и следовательно изменение количества слитого масла и Р , по изменению Р измеряется Мкр. Гидротормоз — устройство, предназначенное для поглощения и измерения мощности и измерения Мкр. Торзиометры - применяются в тех случаях, когда применение других способов затруднительно, или когда необходимо измерить быстроизменяющиеся нагрузки. Измерение момента происходит при преобразовании в электрический сигнал деформации упругих элементов. Оба тензометра включаются в два соседних плеча моста. При таком расположении тензометров изгибающие деформации вала не оказывают влияние на точность измерения, так как преобразователи подвергаются одинаковому воздействию. Близкое расположение тензометров друг к другу исключает температурные погрешности. Конструктивно выполнен в виде вала, на котором на базовом расстоянии L, жестко закреплены диски с радиальными прорезями. Между дисками расположен источник света. С другой стороны каждого диска за диафрагмой расположены фотоэлементы. Диски относительно друг друга регулируются так, чтобы при вращении с нулевой нагрузкой, свет от источника попадал одновременно на оба фотоэлемента. При измерениях, когда Мкр не равен нулю, за счет скручивания вала диска сдвинутся относительно друг друга и свет будет попадать на фотоэлементы не одновременно. По величине сдвига времени определяется величина Мкр. Измерения расхода в практике испытаний и эксплуатации АТ занимает довольно существенное место. Так, например, для оценки технического состояния плунжерного насоса используется характер изменения расхода жидкости в зависимости от давления. Для определения силы тяги двигателя можно установить его на специальный стенд и измерить с помощью динамометра силу тяги, а можно определить силу тяги двигателя имея измеренные значения расхода воздуха, и скорости истечения из реактивного сопла. Для определения расхода воздуха через двигатель наиболее часто используется метод измерения с помощью лемнискатного насадка. Лемнискатный профиль обеспечивает безотрывное втекание воздуха, и, следовательно, равномерное поле скоростей на входе в двигатель. Измерение статического давления производят в прямолинейной участке входного устройства, на расстоянии 0,25 Dв от конца лемнискаты. Для измерения расхода необходимо определить скорость потока в сечении, с помощью комбинированного плотностью и площадь сечения насадка, плотность воздуха определяется температура и давление. Для определения скорости, используется комбинированный насадок, для определения плотности обходимо знать давление и температуру воздуха. Температура измеряется с помощью термопары. Площадь сечения определяется с учетом затекания от установленных приемника давления и термопары. В случае если по каким-то причинам лемнискатный насадок не может быть установлен на двигатель, то расход газа измеряется в реактивном сопле с помощью неподвижных или качающихся гребенок полного давления и термопар. Выполняются в виде диафрагмы, сопла или трубки Вентуры и представляют собой местное сужение трубопровода, в j происходит разгон потока и уменьшения статического давления. По перепаду, давления до дросселя и в месте сужения определяется расход жидкости или газа. Для не сжимаемой жидкости при отсутствии трения уравнения Бернулли и неразрывности при течении через дроссельный расходомер запишутся в виде:. Длина прямого участка трубопровода до дроссельного расходомера должна быть не менее D и за ним D. Недостатками дроссельных расходомеров является их сопротивление, дающие потери полного давления. Для проведения измерений электроклапан закрывается, и жидкость от насоса поступает в компенсационный бак, а воздух, находящийся в нем перетекает в основной бак и выдавливает из него топливо к потребителю. Уровень топлива в баке и поплавок через фоторезистор включает секундомер. При достижении поплавком другого фотодатчика выдается сигнал на остановку секундомера и открытие электроклапана. Принцип действия расходомеров обтекания основан на зависимости перемещения тела помещенного в поток от расхода. Форма обтекаемых тел различна: В большинстве приборов тело помещается прямолинейно вдоль своей вертикальной оси. У некоторых приборов тело поворачивается вокруг оси подвеса. Величина перемещения или угла поворота является мерой расхода. На трубке нанесенные деления шкалы. Внутри трубки перемещается поплавок с косыми прорезями. Лоток движется по трубке поднимает поплавок до уровня, при котором динамическое сопротивление уравновешивает вес поплавка. Косые прорези на ободе поплавка вызывают его вращение центрирование его посреди потока. Кроме ротаметров имеющих наиболее широкое применение, используются так де следующие типы расходомеров обтекания. Противодействующей силой является проекция от веса шарика на ось трубки. В состав р-ра входит устройство для измерения угловой скорости вращения турбинки. Турбинные расх-ры применяются для измерения самых различных жидкостей, кроме очень вязких и сильно загрязненных. Камерными называются тахометрические расходомеры, имеющие подвижные элементы, которые при движении вращении отмеривают определенные объемы. Некоторые разновидности применяются для жидкостей имеющих вязкость до сСт. Принцип работы ультразвуковых расходомеров основан на зависимости времени прохождения ультразвука через поток, от скорости движущегося потока. Основным элементом ультразвуковых расходомеров является приемники и излучатели УЗК. Их действие основано на пьезоэлектрическом эффекте. Частота от десятков кГц до нескольких МГц. Время прохождения сигнала УЗК от излучателя до приемника. Таким образом время прохождения сигнала прямо пропорционально скорости потока. Принцип действия теплового расходомера основан на том, что температура нагреваемого тела установленного в тепловой расходомер зависит от расхода вещества. Калометрический тепловой расходомер — представляет собой две термопары помещаемые перед и за нагревательным элементом. Главная Случайная страница Контакты Заказать. В шкале Цельсия в качестве опорных точек t 1 и t 2 приняты температуры замерзания 0 0 С и кипения 0 С океанской воды. Предполагая, что это свойство линейно связано с температурой, выводится основное уравнение температурной шкалы: В качестве рабочих жидкостей применяют: Жидкостные термометры широко применяются при измерении t 0 C жидкостей и газов. Радиационные термометры пирометры Действие радиационного термометра основано на регистрации теплового излучения поверхности нагретого тела. Термоэлектрические пирометры термопары Сила, вызывающая появление тока называется ТЭДС. Из первой группы нашли широкое применение термопары: Термоэлектроды соединяются сваркой или пайкой. Погрешности измерения температур, связанных с установкой термометра. Уменьшение диаметра термометра уменьшает ошибку измерения. От коэффициента лучеиспускания термометра чем больше лучеиспускания термометра, тем больше ошибка Для уменьшения коэффициента лучеиспускания термометра необходима шероховатость поверхности Одним из конструктивных методов борьбы с погрешностью является экранирование термометра. Измерение статического давления Измерение статического давления на поверхности тел и стенках каналов осуществляется с помощью дренажирования. К форме и расположению дренажных отверстий предъявляются определенные требования: Измерение динамического давления Динамическое давление в потоке это разность между полным и статическим давлением — используется в основном для определения скорости газодинамическим методом. Размеры комбинированных насадок нормализованы.
Практика по психологии в школе
Белта ру новости официальный сайт
Бизнес план пиво скачать
Баланс водопотребления и водоотведения образец заполнения
Поющие фонтаны в москве царицыно график работы
Результат деятельности субъекта управления