Метрологическое обеспечение температурных измерений термоэлектрическим термометром

Дипломная работа - Разное

Другие дипломы по предмету Разное

° температуры условиям эксплуатации;

правильный выбор длины погружаемой части датчика и длины соединительного кабеля;

необходимость взрывозащищенного исполнения для работы на взрывопожароопасных;

принцип действия термосопротивления основан на свойстве проводника изменять электрическое сопротивление с изменением температуры окружающей среды.

Термосопротивления отличаются материалом чувствительного элемента: ТСМ - медь, ТСП - платина. Термоэлектрические преобразователи типа ДТПL(ХК) и ДТПK(ХА) (датчики температуры - термопары).

Диапазон измеряемых температур по ГОСТ 8.585-2001, градусов Цельсия.

ТХА термопара хромель-алюмель (K) от -200 до 1200 (кратковременно до 1300).

ТХК термопара хромель-копель (L) от -200 до 600 (кратковременно до 800).

Термопара хромель-алюмель ХА(K) обладает наиболее близкой к прямой термоэлектрической характеристикой. Термоэлектроды изготовлены из сплавов на никелевой основе. Хромель (НХ9,5) содержит 9…10% Сг; 0,6…1,2% Со; алюмель (НМцАК) - 1,6…2.4% Al, 0,85…1,5% Si, 1,8…2,7% Mn, 0.6…1.2% Со. Алюмель светлее и слабо притягивается магнитом; этим он отличается от более темного в отожженном состоянии совершенно немагнитного хромеля.

Благодаря высокому содержанию никеля хромель и алюмель лучше других неблагородных металлов по стойкости к окислению. Учитывая почти линейную зависимость термо-ЭДС термопары хромель - алюмель от температуры в диапазоне 0…1000С, ее часто применяют в терморегуляторах.

Термопара хромель-копель ХК(L) обладает большей термо-ЭДС, чем термопара ХА(K), но уступает по жаростойкости и линейности характеристики. Копель (МНМц 43-0,5) - серебристо-белый сплав на медной основе, содержит 42,5-44,0%(Ni+Со), 0,1-1,0% Mn. Даже в сухой атмосфере при комнатной температуре на его поверхности быстро образуется окисная пленка, в дальнейшем удовлетворительно предохраняющая сплав от дальнейшего окисления.

Номинальные статические характеристики термопар приведены в ГОСТ Р 8.585-2001.

 

Таблица 1. Химический состав термоэлектродного элемента

Обозначение типа термопарыТермоэлектродный материалПоложительныйОтрицательныйВольфрам - рений/ ТВРА-1 А-2 А-3Сплав вольфрам-ренийВР - (95% W+5% Re)BP-20 (80% W+20% Re)Платино-родий /ТПРВСплав платинородийПР_30 (70% Pt+30% Rh)ПР-6 (94% Pt+6% Rh)Платино-родий/ платиновые ТППS RСплав платинородийПлатинаПР-10 (90% Pt+10% Rh) ПР-13 (87% Pt=13% Rh)ПлТ ПлТНикель-хром / никель - алюминиевыеKСплав хромельСплав алюмельТНХ 9.5 (90.5% Ni+9.5% Cr)HMuAK2-2-1 (94.5%+5.5% AL, Si, Mn, Co)Никель - хром/ медь - никелевые ТХКнEСплав хромельСплав константанТНХ 9.5 (90.5% Ni+9.5% Cr)(55% Cu+45% Ni, Mn, Fe)Никель-хром/ медь - никелевые ТХКLСплав хромельСплав копельТНХ 9.5 (90.5% Ni+9.5% Cr)(56% Cu=44% Ni)Медь/медь - никелевые ТМКTМедьСплав константанMI(Cu)(55% Cu+45% Ni, Mn, Fe)Никель-хром-кремний/ никель - кремниевые ТННNСплав нихросилСплав нисил(83,49-84,89)%Ni+(13,7-14,7)%Cr+(1,2-1,6)%Si+0.15% Fe+0.05% C==0.01% Mg(94.98-95.53)%Ni=0.02% Cr+(4.2-4.6)%Si+0.15% Fe+0.05% C+(0.05-0.2)% MgЖелезо-медь/ никелевые/ ТЖКJЖелезоСплав константан(Fe)(55% Cu+45% Ni, Mn, Fe)Медь/копеле-вые/MМедьСплав копельMI(Cu)(56% Cu=44% Ni)

Табл. 2 Типы и метрологические характеристики ТЭП

ТХА, ТННK, N3От -250 до -167 Св. -167 до +400,015|t| 2,52От-40 до 375 Св. 135 до 13002,5 0,00751От -40 до +375 Св. 375 до 13001,5 0,001tТМКT3От-200 до -66 Св. -66 до +400,015|t| 1,02От -40 до +135 Св.135 до 4001,0

В рабочих диапазонах температур термопреобразователи имеют следующие уровни рабочего сигнала: ТХА и ТХК - термо-э.д.с. в пределах от -2,2 до 50 мВ.

 

1.2 Выбор термопреобразователя по исходным данным

 

КТХА - термопара ХК (хромель - капель) от 40 до 600.

По каталогу выбираем преобразователь термоэлектрический КТХА (ХК) 01.03.

Он предназначен для измерения температуры жидких и газообразных химических неагрессивных сред, а также агрессивных не разрушающих материал оболочки темопарного кабеля. Рекомендуются для установки в защитные гильзы, а также на технологическом оборудовании сложной геометрии. Допускается изгибать рабочую часть термопреобазователя по длине для размещения горячего спая в требуемой зоне измерения.

Рабочие термоэлектрические преобразователи, конструктивная схема которых приведена на рисунке 1, характеризуются наличием монтажного кольца, приваренного лазерной сваркой к оболочке термопарного кабеля и подвижного резьбового штуцера, что существенно расширит область применения. Наружная часть термопреобразователя, от монтажного кольца до клеммой головки усилена стальной трубкой диаметром 10 мм.

 

Рисунок 1 - Конструктивная схема термоэлектрического преобразователя

 

Габаритные размеры монтажных элементов и их внешний вид могут определятся заказчиком исходя из условий эксплуатации термопреобразователя. Типовые конструкции монтажных элементов представляют собой кольца различных диаметров, шаровые или цилиндрические втулки с резьбовыми штуцерами стандартного типоразмерного ряда.

Технические характеристики термопреобразователя:

Диапазон рабочих температур, С:

от -40 до 1200С (кратковременно до 1300)

Диапазон условных давлений:

0 - 4.0 МПа

Класс допуска - II

Рабочий спай:

Не изолирован от оболочки кабеля

Материал оболочки термопарного кабеля сталь 12х18Н10Т.

Показатель тепловой инерции С=40

Предел основной допускаемой погрешности термопреобразователя 2 класса допуска.

?tотп =2,5С

Для подключения термопары к измерительному прибору выбираем кабель.

Кабель термопарный многожильный в изоляции из стеклонити экранированный. КТМ СЭ (Рисунок 2) применяется в качестве компенсационного провода для термопреобразователей температуры термоэлектрических с НСХ типа ТХА(К) и ТХ?/p>