Проектирование систем контроля расхода и температуры пара
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
ермометр - термопара ХК (хромель-капель).
Термопара - это два проводника (термоэлектрода), изготовленные из разных металлов, спаянные в одной точке. Для измерения разности температур удобно использовать дифференциальную термопару: две одинаковых термопары, соединенных навстречу друг другу.
Термопары относятся к классу термоэлектрических преобразователей, принцип действия которых основан на явлении Зеебека: если спаи двух разнородных металлов, образующих замкнутую электрическую цепь, имеют неодинаковую температуру (Т1 не равно Т2), то в цепи протекает электрический ток (рис. 1). Изменение знака у разности температур спаев сопровождается изменением направления тока.
Рис. 1 Явление Зеебека
Под термоэлектрическим эффектом понимается генерирование термоэлектродвижущей силы (термоЭДС), возникающей из-за разности температур между двумя соединениями различных металлов и сплавов.
Таким образом, термопара может образовывать устройство (или его часть), использующее термоэлектрический эффект для измерения температуры.
Термоэлектрический эффект может быть объяснен наличием в металле свободных электронов, число которых в единице объёма для разных металлов различно. Поэтому при соприкосновении металлов свободные электроны из металла с большой плотностью диффундируют в металл с меньшей плотностью, что приводит к избытку положительного электричества в одном металле и отрицательного в другом. При этом в месте спая образуется электрическое поле, препятствующее диффузии электронов, в результате чего наступает состояние подвижного равновесия, при котором между металлическими электродами возникает некоторая разность потенциалов - термоэлектродвижущая сила.
В сочетании с электроизмерительным прибором термопара образует термоэлектрический термометр.
Термопары ХК:
Обладают: Наибольшей чувствительностью; Высокой термоэлектрической стабильностью при температурах до 600С.
Предназначены: для работы в окислительных и инертных средах.
Недостаток: высокая чувствительность к деформациям.
4. Расчёт элементов измерительной потенциометрической схемы
Исходные данные:
Измерение температуры пара:Ток i1 = 1.0 мА,i2 = 2.0 мАЭквивалентное сопротивлениеRэ = 95 ОмСопротивление реохордаRр = 130 ОмУдельное число витков намотки реохордаWу.д. = 16Средний диаметр реохордаDр = 126 ммЦентральный угол, соответствующий рабочей части намотки реохордаj = 310Сопротивление линии2rл = 10.0 ОмТемпература средыt=375 С
Определяем интервал температур:
Температура нижнего предела
Температура верхнего предела
Для измерения температуры пара, в пределах до 563С, выбираем термопару градуировки ХК (Хромель - Капель).
) Вычислим сопротивление :
Ен.э. =
2) По градуированной таблице определяем чувствительность термопары градуировки ХК:
) Вычислим сопротивление компенсирующей катушки . Сопротивление выполнено из никеля c температурным коэффициентом
4) По таблице для термопары ХК находим и соответствующие пределам измерения температур (0-563С):
Исходя из этих данных, найдём :
) Вычислим сопротивление :
) Сопротивления потенциометра раны:
) Вычислим сопротивление шунта:
5. Поверочный расчёт реохорда
) Общее число витков намотки реохорда:
) Длина намотки реохорда:
Средний диаметр реохорда: Dр = 126 мм;
Центральный угол рабочей части намотки ??= 310;
3) Диаметр провода намотки реохорда в изоляции:
Материал провода - манганин с эмалевым покрытием. ? = 0.42 10 -5 Омм.
) Диаметр провода без изоляции: d = - 0.02 = 0.21 - 0.02 = 0.19
) Сопротивление одного метра провода при ? = 0.42 10 -5 Омм:
) Общая длина провода:
7) Длина одного витка спирали намотки реохорда:
) Диаметр круглой изолированной шинки:
) Относительная погрешность от нечувствительности реохорда:
6. Оценка точности измерения и передачи сигнала измерительного компонента
1) Для расхода пара
а)?s1?? погрешность метода расчёта 0.3 %
б) s2???погрешность дифманометра и класс точности?1 %
в) s3?? погрешность вторичного прибора (погрешность записи) 1 %
г) s4 - погрешность линии связи 0.5 %
Общая погрешность измерений и передачи показаний принятой системы:
%
2) Для температуры пара
а) s????погрешность термоэлектрического термометра?1 %
б) s2?? погрешность реохорда 0.0313 %
в) s??? погрешность вторичного прибора (погрешность записи) 0.5 %
г) s4?? погрешность линии связи 0.5 %
Общая погрешность измерений и передачи показаний принятой системы:
%
3) Общая погрешность измерений для принятой системы:
%
7. Выбор воспринимающих элементов и вторичных приборов
На основании имеющихся данных и результатов расчетов можно произвести выбор воспринимающих элементов и вторичных приборов для систем измерения расхода и температуры пара.
Система измерения расхода пара.
Для преобразования входной величины - перепада