3. Задача 2

Для термопари, розглянутої в задачі 1, визначити постійну часу елемента, якщо гарячий спай термопари розміщений в захисному кожусі у вигляді трубки (див. рис. 3.1), який знаходиться в струмені повітря з температурою , тиску р=800 ммHg.

Рис. 3.1. Зовнішній вигляд елемента, що визначає температуру струменя повітря в трубі.

Вихідні дані

• Д овжина захисного кожуха термопари (стальної оболонки

у вигляді трубки)

• Д іаметр захисного кожуха

• Т овщина стальної оболонки термопари

• Д іаметр труби, по якій проганяється повітря,

• Ш видкість струменя повітря

• Діаметр провідників термопари

• Ізоляція між провідниками термопари та оболонкою азбест .

Відповідні значення вихідних даних узяти з таблиці 3.1 згідно з варіантом.

Завдання

• Визначити постійну часу вимірювального елемента.

• Побудувати статичну характеристику елемента.

• Обчислити похибку тарування датчика.

Таблиця 3.1

Значення вихідних даних для варіантів завдань задачі 2

№
1	100	4	20	40	0.4	0.4
2	80	5	50	40	0.5	0.5
3	90	4	40	50	0.5	0.5
4	100	6	30	30	0.6	0.6
5	110	5	20	40	0.6	0.5
6	120	4	50	50	0.4	0.4
7	110	4	40	30	0.4	0.5
8	120	5	30	40	0.5	0.4
9	110	4	10	30	0.5	0.5
10	120	4	30	60	0.4	0.5
11	90	6	50	45	0.6	0.6
12	80	4	40	50	0.4	0.4
13	100	5	30	55	0.5	0.5
14	90	6	20	60	0.6	0.6
15	80	4	30	40	0.5	0.4
16	100	5	40	30	0.5	0.5
17	90	6	50	50	0.6	0.6
18	80	5	20	40	0.6	0.5
19	100	4	30	30	0.4	0.5
20	90	4	40	50	0.5	0.4
21	80	5	50	60	0.6	0.5
22	100	6	20	70	0.5	0.5
23	80	6	40	40	0.6	0.6
24	120	4	10	50	0.5	0.4
25	90	6	30	30	0.4	0.5

Порядок розрахунку

1. Накреслити схему термоелектричного вимірювального елемента температури.

2. Вибрати матеріали термопари, захисного кожуха та електроізоляції.

3. Визначити коефіцієнт теплопередачі поверхні оболонки , де враховує теплопередачу в повітря шляхом конвекції та теплопровідності, а випромінювання в повітря.

4. За довідником при заданій умові задачі знайти для повітря коефіцієнт теплопровідності ( ) та коефіцієнт кінематичної в’язкості ( ).

5. Визначити значення числа Рейнольдса [3]

6. Скориставшись зв’язком критерія динамічної подібності (число Рейнольдса ) з критерієм теплової подібності (число Нуссельта ) [3], при умові турбулентної течії повітряного потоку в прямій гладкій трубі.

обрахувати значення числа Нуссельта

7. Визначити коефіцієнт теплопередачі шляхом конвекції та теплопровідності , який зв’язаний з числом Нуссельта

_;

D– діаметр труби, по якій проганяється повітря, м.

8. Визначити коефіцієнт теплопередачі поверхні оболонки шляхом випромін-

нювання . Для цього скористатися законом Стефана-Больцмана для теплового випромінювання [3].

Звідки [3]

де – стала Больцмана, – коефіцієнт випромінювання полірованої окисненої сталі при

9. При температурі (за умовою задачі) для сталі, азбесту, хромелю та копелю [3]:

с_тп, с_із , с_об – питомі об’ємні теплоємності відповідно термопари, ізоляції та оболонки ;

– коефіцієнти теплопровідності оболонки та ізоляції

10. Визначити

11. Обчислити постійну часу вимірювального елемента (див. розвязок задачі 1). З рівняння (2.5), врахувавши, що , знайти:

12. Проаналізувати отримані результати, вказавши фактори, які суттєво впливають на значення Т.