ЛЕКЦИЯ – 8 (МОДУЛЬ-2)
ТЕМА: «Приборы и устройства автоматических систем»
1. Приборы измерения и регулирования температуры
Температурой называют величину, характеризующую нагрев тела.
В энергетических установках для измерения температуры используют:
термоэлементы расширения, манометрические термосистемы, электрические термопреобразователи,
1.1. Термоэлементы расширения, в которых изменение темп-ры преобразуется в расширение твердых тел, жидкостей и газов.
САМОСТОЯТЕЛЬНО ПОВТОРИТЬ: [Лит.1 - Мурин Г.А., Теплотехнические измерения], [Лит-2, Канторович и Подлипенцева]
Жидкостные термоэлементы, (Л-1, стр.82-83);
Дилатометрические термоэлементы. Стержневые и пластинчатые (биметаллические) (Л-1,стр. 75-77);
Принцип действия дилатометрического термоэлемента (рис.1.1.):
Латунная трубка 2 имеет большой коэффициент линейного расширения, чем кварцевый стержень 1, поэтому при изменении температуры контролируемой среды длина трубки 2 изменится на большую величину, чем длина стержня 1. В результате этого изменится положение рычага 3 устройства отсчета.
Биметаллические термопреобразователи.
Состоят из двух тонких металлических пластин (рис. 1.2), с различными ТКЛР, жестко соединенных между собой по всему периметру (спаяны, сварены, склепаны и т.п.). ).
При повышении
температуры измеряемой среды в пластине
биметалла, из-за различных коэффициентов
линейного расширения α1
и α2,
возникает деформирующее усилие (изгиб),
в результате которого пластина изгибается.
При этом, угол поворота пластины
определяется зависимостью
Δφ = k Δt,
а соответствующее линейное перемещение конца пластины, при малых углах отклонения, зависит от ее длины
,
где k - коэффициент передачи, определяемый сплавом пластины,
b- толщина биметаллической пластины, определяющая ее жесткость.
1.2. Манометрические термосистемы, действие которых основано на зависимости давления вещества, при постоянном объеме, от температуры.
(Л-1, стр.77-79; Л-2, стр.115-116).
В манометрических термопреобразователях воспринимаемое изменение температуры t преобразуется в изменение давления Р в замкнутой манометрической системе (заполненной жидкостью, газом или парожидкостной смесью) с последующим преобразованием давления в механическое перемещение h:
t → P → h .
В зависимости от типа упругого элемента манометрические термопреобразователи подразделяются на трубчатые (а) сильфонные (б) и мембранные (в) термосистемы.
-
1.3. Электрические термопреобразователи, в которых изменение температуры преобразуется в электрические величины (сопротивление, э.д.с.).
Показателем изменения сопротивления с температурой служит температурный коэффициент сопротивления (ТКС):
(1.1)
где
-
сопротивление при t=100°С;
- сопротивление
при t=0°С;
Рисунок 1.4.
=100°С.
Термопреобразователи сопротивления подразделяются на проводниковые (металлические) и полупроводниковые. Проводниковые также получили широкую известность под названием термометры сопротивления (ТС).