Методические указания к лабораторным работам № 1-3 по курсу “Теплотехнические измерения и автоматизация”, страница 5

Результирующая термо-эдс контура для удобства определяется как сумма двух термо-эдс в местах контакта (спая) проводников. При этом имеется в виду, что термо-эдс каждого спая уже обусловлена суммой контактной термо-эдс и от разности температур концов проводников. Эти термо-эдс действуют встречно, а знаки их зависят от материалов проводников А и В. Для рис.2.1. результирующая термо-эдс

,                            (2.1)

где е_АВ(t) -термо-эдс в местах контактов проводников цепи.

Если иметь в виду, что е_АВ(t₀)= –e_AB(t),  то

.                           (2.2)

Если принять температуру  t₀   холодного спая постоянной, то  е_АВ(t₀)=const. Тогда результирующая термо-эдс цепи будет зависеть только от температуры t  горячего спая, т.е.

.                              (2.3)

Для измерения термо-эдс в цепь включают измерительный прибор, т.е. добавляют в цепь ещё один проводник С (рис.2.2)

Рис.2.2. Включение измерительного прибора в цепь.

Считаем его температуру постоянной и равной t₀. В такой цепи будут три спая: один горячий с температурой t и два холодных с температурой t₀. .Результирующая термо-эдс цепи из трёх проводников:

.                 (2.4)

Если температура всех трёх спаев будет одинаковой и равной t_{0 ,} то в такой цепи сумма всех трёх термо-эдс будет равна нулю, т.е.

              или          (2.5)

 

Подставляя в уравнение (2.4), получаем

              (2.6)

т.е. подключение третьего проводника С не вносит искажений, если концы этого проводника находятся при одинаковой температуре.

2.3  Конструкции и материалы термоэлектрических термометров

Схема простейшего термоэлектрического термометра представлена на рис.2.3. Он состоит из следующих основных элементов: термопары 1, компенсационных проводов 2, соединительных проводов 3, прибора измерения термо-эдс 4.

Рис.2.3.

Точка  «а» (спай термоэлектродов) называется горячим спаем или рабочим концом термопары. Рабочий конец помещают в измеряемую среду. Противоположные концы термопары называются холодными или свободными. Они находятся вне измеряемой среды. При этом метод измерения требует, чтобы свободные концы имели постоянную температуру, не зависящую от температуры измеряемой среды. С этой целью их отводят в зону с постоянной температурой с помощью удлиняющих (компенсационных) термоэлектродных проводов. Для изготовления удлиняющих проводов могут применяться те же материалы, что и для изготовления термопар. В этом случае они являются простым продолжением термопар. В других случаях могут применяться иные материалы, менее дорогие, но близкие по термоэлектрическим свойствам к термоэлектродам. Измерительный прибор присоединяется к цепи соединительными, обычно медными, проводами.

К материалам термоэлектродов термопар предъявляются повышенные требования: 1) стабильность и воспроизводимость термоэлектрических свойств; 2) однозначность и линейность градуировочной характеристики; 3) высокая электропроводность и небольшой температурный коэффициент сопротивления; 4) жаростойкость и химическая стойкость.

В соответствии со стандартами применяются стандартные термоэлектрические термометры, характеристики которых приведены в табл. 2.1.

Таблица  2.1

Стандартные термоэлектрические термометры

Тип  термометра	Обозначение    новое (старое)	Рабочий  диапазон работы, ْС	Кратковременный режим работы, ْС
Медь-копелевая	-	-200…+100	-
Медь-медноникелевая	т	-200…+400	-
Железо-медноникелевая	i	-200…+700	900
Хромель-копелевая	(ХК)	-50…+600	800
Никельхром-медноникелевая	Е	-100…+700	900
Никельхром-никельалюминиевая (хромельалюминиевая)	К(XА)	-200…+1000	1300
Платинородий (10%)-платиновая	S(ПП)	0…+1300	1600
Платинородий (30%)-платинородиевая (6%)	В(ПР)	+300…+1600	1800
Вольфрамрений (5%)-вольфрамрениевая(20%)	(ВР)	0…+2200	2500