книги из ГПНТБ / Петров И.К. Технологические измерения и приборы в пищевой промышленности учебник

ЯРКОСТНЫЕ ПИРОМЕТРЫ

В яркостных пирометрах мерой температуры является моно­ хроматическая яркость объекта, определяемая визуально или с помощью фотоэлектрических устройств. Измерительные прибо­ ры, основанные на визуальном наблюдении, предназначены лишь для периодических замеров. Фотоэлектрические приборы чаще выпускаются как автоматические для непрерывного измерения.

Рис. 57. Принципиальная схема яркостного пирометра с исчезающей нитью накала.

На рис. 57 приведена принципиальная схема яркостного (оп­ тического) пирометра с исчезающей нитью накала. Поток излу­ чения нагретого тела собирается объективом / и проецируется на плоскость нити пирометрической лампочки 2. С помощью оку­ ляра 3 осуществляется визуальное наблюдение за изображением нити лампочки, пересекающем изображение объекта. Нить лам­ почки нагревается от источника питания Е постоянным током, изменяя силу которого с помощью реостата R, можно добиться одинаковой яркости изображения объекта и нити. В этот момент часть нити, пересекающая изображение объекта, исчезает, как это показано на рисунке. После уравнивания яркостей произво­ дится отсчет показания пирометра по прибору ИП, измеряющему силу тока или напряжение питания лампочки 2.

Яркостные пирометры выпускаются в различном конструктив­ ном оформлении для измерения температуры от 800 до 10 000° С.

ным, то синим светом и выдает соответствующие импульсы. Эти импульсы усиливаются электронным усилителем 4 и преобразу­ ются логическим логарифмирующим устройством 5 в постоянный ток, который регистрируется измерительным прибором 6, отгра­ дуированным в единицах температуры.

Выпускаются цветовые пирометры для измерения температу­ ры 1400—2800° С, отличающиеся высокой чувствительностью и точностью измерения.

§6. СПЕЦИАЛЬНЫЕ ПРИЕМЫ

ИМЕТОДЫ Д Л Я ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

Вряде случаев в пищевой промышленности возникает необхо­ димость измерения температуры с использованием специальных приборов или приемов, обеспечивающих необходимую точность и правильность.

Измерение температур газовых и жидкостных потоков сопро­ вождается теплообменом между датчиком измерителя и окружа­ ющими телами. Так, нагретая защитная трубка термопары или термометра сопротивления, помещенная в газовый поток, отдает вследствие лучистого теплообмена часть тепла. Для уменьше­ ния возникающей при этом погрешности необходимо, чтобы по­ верхность трубки была блестящей. Ошибка вследствие теплооб­ мена тем больше, чем больше разность между температурой за­ щитной трубки и стенки трубопровода. Для уменьшения этой ошибки целесообразно изолировать участок трубопровода, где устанавливается термоприемник. Лучший результат достигается при установке вокруг термоприемника блестящего металлическо­ го экрана. Теплообмен в этом случае осуществляется между тер­ моприемником и экраном.

При измерении температуры жидкостей погрешности от лучи­ стого теплообмена отсутствуют.

Ошибка, вызванная утечкой тепла через защитную трубку и арматуру, может быть уменьшена путем уменьшения разности между температурой тела и температурой стенки, на которой укреплен термочувствительный элемент. Это достигается изоля­ цией трубопровода на участке измерения. Для уменьшения этой ошибки может быть также увеличена длина погружения термо­ приемника в измеряемую среду и уменьшена толщина стенки за­ щитной трубки. Если защитная трубка выступает над поверхно­ стью стенки объекта измерения, утечка тепла возрастает. Отсюда следует, что выступающая часть термоприемника должна быть возможно короче и хорошо теплоизолирована.

Таким образом, при измерении температуры термоприемник необходимо защитить от тепловых потерь. Кроме того, рекомен­ дуется:

1) при измерении температуры потоков газов или жидкости располагать термоприемники в центре потока против его движе-

ния (там, где скорость максимальна) или наклонно к оси трубо­ провода так, чтобы его конец находился на осевой линии трубо­ провода;

2) при малой скорости потока применять термоприемники с отсосом. Газ или жидкость отсасывается эжектором (или другим способом) через вспомогательную трубу, в которую вставляется термоприемник;

3) для измерения температуры в потоках газа с большой ско­ ростью применять зондовые термопары, представляющие собой запаянную с конца трубку, у которой на лобовой части имеется большое отверстие, а на задней — малое. Газ поступает в трубку через большое отверстие и уходит через малое. В трубке поме­ щается термочувствительный элемент — термопара. Так как пло­ щадь малого отверстия составляет около 5% площади большого, в пространстве, где находится горячий спай, движение газа поч­ ти полностью прекращается. Для хорошего обтекания газом внешняя поверхность зонда тщательно полируется.

Периодические замеры температуры внутри вращающихся пе­ чей могут производиться с помощью специальных контейнеров из тугоплавких металлов, в которые засыпаются порошкообразные керамические материалы с известными температурами плавле­ ния. Эти устройства помещаются в объект измерения (печь), а по прошествии некоторого времени вынимаются и по степени оплав­ ления или спекания керамических порошков определяется темпе­ ратура внутри печи.

§ 7. ОСОБЕННОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРИБОРОВ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

ВПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Впищевой промышленности наиболее широкое распростра­ нение получили приборы в диапазоне измерения температуры от •—20 до +500° С — термометры расширения, термометры сопро­ тивления и термоэлектрические термометры.

При выборе прибора должны учитываться требования диапа­ зона измерения, точности и надежности, а также дефицитность средств измерения и их стоимость. Особое значение имеют кон­ кретные условия эксплуатации прибора и выбор материала, из которого изготовлен чувствительный элемент, находящийся в не­ посредственном контакте с измеряемой средой. С одной стороны, материал должен быть коррозионностойким, так как многие пи­ щевые продукты являются химически активными и агрессивными средами, с другой — должно быть полностью исключено влия­ ние материала или продуктов его окисления на качество изделий (вкус, запах, срок хранения).

При установке чувствительных элементов в технологических агрегатах необходимо считаться с возможностью возникновения

застойных зон продукта, сопровождающегося развитием побоч­ ной микрофлоры, закисанием и порчей продукта. При использо­ вании жидкостных стеклянных термометров должны быть приня­ ты меры, полностью исключающие попадание в пищевую среду осколков стекла и заполнителя ( ртуть, спирт, толуол) в случае повреждения термометров. Это достигается установкой термо­ метров в защитных гильзах, а также выбором места их уста­ новки.

Аналогичное требование должно быть учтено и при установ­ ке термобаллонов манометрических термометров, заполняемых газами или жидкостями, которые при попадании в пищевой про­ дукт могут сделать его непригодным к употреблению. Термочув­ ствительные элементы приборов для измерения температуры дол­ жны устанавливаться так, чтобы имелась возможность их быст­ рой и легкой замены и чистки.

В производственных помещениях с повышенной влажностью (цехах мойки, розлива винодельческих и спиртовых производств) возможно возникновение значительных погрешностей измерений в результате снижения сопротивления изоляции, влияния токов утечки и т. п.

В спиртовых, ацетоно-бутиловых, ликеро-водочных и некото­ рых других производствах, а также на элеваторах и мельницах необходимо учитывать взрыво- и пожароопасность технологичес­ ких сред и помещений. В этом случае для измерения температу­ ры предпочтительно применение неэлектрических устройств, а для передачи показаний на расстояние — пневматических ди­ станционных передач.

Определенные трудности возникают при измерении темпера­ туры вязких и сыпучих сред (опара, тесто, конфетная масса, фруктовые начинки, мука, сахарный песок, соль и т. п.). В этих случаях необходимо обеспечивать возможность легкой очистки, а часто и замены термочувствительного элемента. При этом дол­ жен быть обеспечен достаточно хороший контакт чувствительного элемента с измеряемой средой.

Современное состояние термометрии отвечает практически любым требованиям пищевой промышленности в высокоточных и надежных приборах для измерения температуры. Проблемой, однако, остается измерение температуры внутри отдельных еди­ ниц изготовляемых пищевых продуктов (консервных банках, хле­ бобулочных и колбасных изделиях и т. п.), особенно при их дви­ жении в процессе производства в пекарных, коптильных или обжарочных камерах.

Перспективным является применение бесконтактных методов и приборов для измерения температуры и, в частности, низко­ температурных быстродействующих радиационных пирометров, которые могут найти широкое применение в хлебопекарной, кон­ дитерской, сахарной и других отраслях пищевой промышлен­ ности.