6.3 Жалынның температурасын өлшеу әдістері

Температура көптеген физика-химиялық процестердің, көбінесе жалынның, негізгі параметрлерінің бірі болып табылады. Жану кезінде өтетін процестер көп сатылы және өте күрделі болғандықтан, бұл жағдайда жалынның жергілікті температурасы туралы айтуға тура келеді. Отынның әр түрлілігіне байланысты, сондай-ақ олардың жану шарттарына байланысты көптеген факторларды: температураның өлшеу аймағын, процесс динамикасын, сезімталдығын, өлшеу дәлдігін қанағаттандыратын қолайлы өлшеу әдісін қолдану керек.

Жалын температурасын өлшеудің белгілі әдістеріне тоқталайық. Оларды екі топқа бөлуге болады – контактілі (ұласқан) және контактісіз.

6.3.1 Температураны өлшеудің контактілі әдістері. Термоэлектрлік әдіс

Бұл бөлімде қарастырылатын әдістер зерттелетін объектімен тікелей контактіні немесе зерттелетін ортаға енгізуді талап етеді.

Температураны термопардың көмегімен анықтау термоэлектрлік құбылыстар заңдарын қолдануға негізделген. Негізгілерінің бірі – Зеебек құбылысы – түрлі материалдардан тұратын тұйық электрлік тізбекте, егер контакті орындары әртүрлі температурада болса, термоэлектрқозғалтқыш күш туындайды.

Термопара екі әртекті өткізгіштерден – термоэлектродтардан тұрады. Әр электродтың ұшы екінші электродтың ұшымен жалғанды және өлшенетін ортаға енгізетін «жұмыс» ұшын құрады. Екі бос ұштарына термоэлектрқозғалтқыш күшті өлшейтін құралдың сымдарын жалғайды. Термоэлектрқозғалтқыш күш электродтардың жұмысшы және бос ұштарының температурасына және термопара сымдарына қолданылатын материалдар табиғатына тәуелді. Жұмысшы ұшындағы температураның өсуімен термоэлектрқозғалтқыш күш өседі. Термоэлектрқозғалтқыш күштің температураға бірмәнді тәуелділігі калибрлеуден кейін температураны өлшеу үшін термопараны қолдануға мүмкіндік береді.

Термоэлектрқозғалтқыш күш туындайтын аймақтарда температуралар көрсетілген:

Т_өлш – өлшенетін температура; Т_{бос ұшт.} – бос ұштардың температурасы; Т₀ – температура, 0˚С.

Компенсациясы жоқ әдіс бойынша өлшеу жеңіл болып табылады, бірақ дәлдігі төмендеу. Ол электрқозғалтқыш күш, сәйкес келетін температураларда әртекті өткізгіштердің қосылған орнында туындайтын барлық термоэлектрқозғалтқыш күштің алгебралық қосындысын құрайтын жағдайда туындайды.

Е = Е_I + Е_өлш + Е_2.

Әрі Е_I ≠ - Е₂ (айналма бағытын ескергенде), себебі бұл электрқозғалтқыш күштер екі түрлі термопараларда туындайды. Термопара сымдарының материалдарының түрлілігін ескермей, демек Е_I = - Е₂ деп есептеу арқылы температура түрлілігі үшін Т_өлш - Т_{бос ұшт.} электрқозғалтқыш күш шамасы құрамын аламыз:

Е = Е_өлш.

Электрқозғалтқыш күштің мәнін түзету үшін температура түрлілігі үшін Т_{бос ұшт.} = Т₀ термопараның электрқозғалтқыш күшін Е _{бос ұшт.} көрсететін шамасын қосу керек.

Е_скор= Е_өлш + Е _{бос ұшт.}

Осылайша, түзету енгізіледі және Т_өлш - Т₀ дейін температура анықталады. Компенсациялы әдіс жағдайында тіркелетін термоэлектрқозғалтқыш күш келесі шаманы көрсетеді:

Е = Е_З + Е_өлш – Е₀ + Е_4.

Бұл жағдайда бұл нүктедегі термоэлектроқозғалтқыш күш бос ұштардағы бірдей температура кезінде бір-біріне қарама-қарсы жалғанған термпаралармен келісілгендіктен, Е₃=Е₄ .

Бұдан:

Е = Е_өлш – Е_0.

Е₀ температурасы 0˚С тұрған (мұзды су) термопара үшін термоэлектрқозғалтқыш күш шамасын көрсетеді. Сонда 0˚С температурадағы Е шамасы нөлге тең болады, Т›0 үшін Е>0 және керісінше Т<0 үшін Е<0 Сондықтан температура түрлілігі Т_өлш - Т₀ үшін Е = Е_өлш .

Алынған нәтижелерден көрінеді: а) жағдайында температураны өлшеу тәжірибе кезінде өзгеруі мүмкін бос ұштардың температурасына, сондай-ақ, термопараға қосатын сымдарға қолданылған материалдарға тәуелді. Сондықтан, берілген әдіс температураның жалпы сипаттамасы ретінде алынуы мүмкін;

б) әдісі нәтижелер бос ұштардың температурасының өзгеруіне, сондай-ақ, термопараға жалғанатын сымдардың материалына тәуелді болмағандықтан, артығырақ.

Термопараны жасау үшін материалдарға бірқатар талаптар қойылады: олар өлшенетін температура шегінде өзінің физикалық қасиеттерін өзгертпей, тотықпау керек, термоэлектрқозғалтқыш күштің шамасы температураға тәуелді болуы керек.

Әдетте стандартты термопаралар үшін термоэлектрқозғалтқыш күштің мәндері анықтамаларда беріледі. Кестедегі температураның максималды шамалары шекті жұмысшы температуралар болып табылады. Көрсетілген шектерден асқан жағдайда материалдардың физикалық қасиеттерінің өзгеруінен нәтижелер бұрмалануы мүмкін.

Керек кезде термопара сымдарының балқу температурасынан жоғары температураны өлшеу үшін өлшенетін ортаға термопараны периодты батыру әдісін қолдануға болады.