Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Приборы и методы измерения механических величин

Диссертационная работа:

Каржавин Владимир Андреевич. Влияние термоэлектрической неоднородности на точность измерения температуры термопарами : диссертация ... кандидата технических наук : 05.11.01 / Каржавин Владимир Андреевич; [Место защиты: Всерос. науч.-исслед. ин-т метрологии им. Д.И. Менделеева].- Обнинск, 2010.- 147 с.: ил. РГБ ОД, 61 10-5/2026

смотреть введение
Введение к работе:

В современной науке, промышленности и энергетике все более строгие требования предъявляются к точности измерения параметров технологических процессов вообще и температуры в частности. Анализ средств измерений параметров технологических процессов современного промышленного предприятия, проведенный отечественными и зарубежными специалистами, показывает, что 40-50% всего объема измерений на предприятии составляют процессы измерения и регулирования температуры рабочей среды, а также основных узлов технологических агрегатов. При большом разнообразии средств измерений в области средних температур значительная часть всех температурных измерений приходится на долю термоэлектрических преобразователей (ТП), чувствительными элементами которых являются термопары. Данный факт связан с рядом их преимуществ по сравнению с остальными средствами измерений, а именно:

широкий диапазон измеряемых температур;

удобство монтажа и обслуживания (возможность изгиба и придания любой формы термопаре, расположение термопар на значительном расстоянии от вторичных приборов);

компактное исполнение;

В связи с этим вопрос точности показаний термопар приобретает все большую актуальность.

Актуальность

Величина термо-эдс, генерируемая неоднородной термопарой, зависит не только от разности температур на ее концах, но и от профиля температуры вдоль термоэлектродов. Термоэлектрическая неоднородность (ТЭН) играет важную роль в контактной термометрии, она может затруднять взаимозаменяемость ТП и их использование в различных условиях эксплуатации, снижает точность результатов измерений. В настоящее время нет модели, позволяющей однозначно определить вид зависимости ТЭН от температуры и её взаимосвязь с изменениями состава и структуры термоэлектродных сплавов. Существует некоторое количество работ с описанием возникновения ТЭН в термопарах типа хромель-алюмель (ХА), также проводились работы по исследованию возникновения ТЭН в платинородий-платиновых термопарах и её влияния на результаты измерения температуры. Практически неизвестны работы по изучению ТЭН в термопарах типа нихросил-нисил (НН). В то же время известно, что они обладают лучшей, по сравнению с другими термопарами из неблагородных металлов, метрологической стабильностью.

Использование результатов калибровки неоднородной термопары, проведенной при одном профиле температуры, при выполнении измерений в других температурных условиях, может привести к значительной ошибке. Калибровка или поверка, осуществляемая без уверенности в однородности термопары, не корректна, вне зависимости от того, с какой точностью она произведена.

В связи с вышесказанным является актуальным изучение влияние ТЭН на точность измерений температуры термопарами, причин её возникновения, при этом наибольший интерес вызывает изучение проявления ТЭН в термопарах типа НН.

Цель

Целью данной работы является изучение процесса возникновения ТЭН в кабельных термопарах типа НН и её влияния на точность измерения температуры. Были поставлены следующие основные задачи:

определение взаимосвязи величины ТЭН с видом и временем теплового воздействия;

разработка методик качественного и количественного изучения величины проявления ТЭН;

разработка методики поверки и калибровки промышленных ТП, результаты которой не искажаются влиянием ТЭН поверяемой ТП, а также разработка эталонных термопар для данного применения;

анализ источников неопределенности измерений температуры и оценка возможного вклада ТЭН в суммарную неопределенность;

определение стабильности показаний кабельных ТП нихросил-нисил для подтверждения возможности их использования в качестве эталонного средства измерения температуры третьего разряда.

Научная новизна

Научная новизна работы состоит в том, что в ней впервые:

подробно исследована зависимость величины проявления ТЭН в термопарах типа НН от вида и времени теплового воздействия;

проведено исследование возникновения ТЭН в кабельных ТП типа НН с оболочками из различных сплавов (Pyrosil D, Inconel 600, AISI 310);

установлена взаимосвязь микротвердости термоэлектродов с величиной ТЭН;

создана математическая модель, описывающая температурное поле, возникающее в термопаре при её погружении в термостатирующую среду.

Практическая ценность:

разработана и утверждена для применения в РФ методика бездемонтажной поверки ТП в процессе их эксплуатации, на способ проведения поверки получен патент на изобретение;

разработана конструкция ТП, предусматривающая возможность их бездемонтажной поверки, авторские права на конструкцию защищены патентом на изобретение;

разработаны и утверждены как средства измерений кабельные эталонные ТП 3-го разряда типа НН;

показано, что применение бездемонтажной калибровки уменьшает неопределенность измерения температуры с помощью ТП с 4^-12 С до 2 С.

разработана и утверждена для применения в РФ методика поверки ТП длиной менее 250 мм с применением термостатов с флюидизированной средой.

Автор выносит на защиту:

Методику изучения величины проявления ТЭН и ее распределения вдоль термоэлектродов.

Результаты исследований кабельных термопар типа НН, взаимосвязь микротвердости термоэлектродов с величиной ТЭН.

Способ поверки и(или) калибровки ТП в процессе их эксплуатации без демонтажа с объекта.

Обоснование возможности использования кабельных ТП нихросил-нисил в качестве эталонных средств измерений 3-го разряда.

Внедрение результатов работы

Начато применение комплекса преобразователей 21.XX и КЭТНН на таких промышленных предприятиях, как ФГУП ПО «УралВагонЗавод» им. Ф.Э. Дзержинского, ОАО «Самарский металлургический завод», ОАО «Энергомашспецсталь», ЗАО «Рязанский кирпичный завод», ОАО «Златоустовский металлургический завод».

Апробация работы

По теме диссертации опубликовано 24 работы, в том числе 2 патента на изобретения и один патент на полезную модель. Материалы работы опубликованы в виде 5 статей в реферируемых журналах.

Результаты проведенных исследований были представлены в виде докладов на конференциях: «Температура-2004», «Кузнецы Урала-2005», III международная научно-практическая конференция «Металлургическая теплотехника: история,

современное состояние, будущее» (2006 г.), «Четвертая Российская национальная конференция по теплообмену (РНКТ-4)» (2006 г.), Школа-семинар молодых ученых и специалистов «Проблемы газодинамики и теплообмена в энергетических установках», под рук. академика РАН А.И. Леонтьева (2007 г.), «Температура-2007», «Теплофизика-2007», IV международная научно-практическая конференция «Печные агрегаты и энергосберегающие технологии в металлургии и машиностроении» (2008 г.), международная конференция «TEMPBEIJING 2008».

Структура и объем работы


© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net