Курсовая работа: Определение температуры факела исследуемой газовой горелки

Среднее значение k берется из таблицы.

Показания измерительного прибора с температурной шкалой правильно в случае, если =. При отклонении температуры свободных концов от опорной температуры измеряемая температура t может быть получена из отсчитанного значения t_a при введении коэффициента коррекции С:

(7)

Так как в интервале температур, близком к температуре свободных концов, пропорциональна , а вблизи измеряемой температуры пропорциональна , то должно быть

и

Поэтому С может быть рассчитана из соотношения изменения т.э.д.с. от температуры при опорной температуре к изменению т.э.д.с. при измеряемой температуре t:

(8)

Коэффициент коррекции С зависит от типа термопары и значения измеряемой температуры. В общем случае с повышением температуры коэффициент С уменьшается. Если характеристика термопары линейна, то С=1, что приблизительно выполняется для термопары хромель-алюмель.

1.1.2.6. Погрешности термоэлектрических термометров.

При оценке погрешностей, возникающих при измерении температуры термоэлектрическими термометрами необходимо учитывать:

1. Отличать предел допустимой погрешности от погрешности конкретной термопары, которая определяется ее характеристикой (градуировочной кривой).

2. Влияние температуры свободных концов термопары.

3. Погрешность вследствие изменения сопротивления цепи термопары.

4. Погрешность из-за неточной установки или нестабильности тока потенциометра в схемах со смещением нуля, а также при компенсационном (потенциометрическом) методе, а в некоторых случаях и погрешность, которая возникает при корректировке влияния температуры свободных концов в измерительных схемах.

5. Погрешность измерительного прибора, определяемая его классом точности и температурной погрешностью.

При измерении температуры контактными термопреобразователями могут возникнуть значительные погрешности, обусловленные отводом теплоты от чувствительного элемента за счет теплоотдачи по чехлу и теплоотвода излучением. [3]

Погрешность измерения температуры газа, вызванная лучистым теплообменом между чехлом термопреобразователя и стенкой трубы, определяется из выражения:

(9)

где Т_С , Т_Т , Т_СТ – соответственно температура измеряемой среды, термопреобразователя и стенки, К; - коэффициент теплоотдачи конвекцией между термопреобразователем и измеряемой средой, ; С₀ =5,67- коэффициент излучения абсолютно черного тела; - приведенный коэффициент теплового излучения, характеризующий теплообмен между термопреобразователем и стенкой.

Когда поверхность стенки значительно больше поверхности термопреобразователя (), можно считать, что приведенный коэффициент теплового излучения практически равен коэффициенту теплового излучения термопреобразователя ().

Погрешность измерения температуры за счет теплоотвода по чехлу определяется по формуле

(10)

где - коэффициент теплоотдачи между термопреобразователем и измеряемой средой, ; Р и S – периметр, м, и площадь, м² , поперечного сечения чехла термопреобразователя; - коэффициент теплопроводности материала термопреобразователя, ; - глубина погружения чехла в измеряемую среду, м.

1.2. Бесконтактные методы определения температур.

1.2.1. Оптические методы измерения температуры пламени.

Определение температуры оптическим методом [4,5] основано на изменении лучистости или спектральной интенсивности лучистости в зависимости от температуры. В оптическом приборе одна из характеристик излучения сравнивается с соответствующей характеристикой излучения абсолютно черного тела. Прибор градуируется по абсолютно черному телу непосредственно в единицах температурной шкалы. Иначе говоря, в основу оптических методов измерения температуры положено измерение характеристик излучения, однозначно с ней связанных.

Сравнение характеристик излучения может осуществляться по принципу равенства общего излучения или спектральных интенсивностей, а также по идентичности спектрального состава. Соответственно различают три кажущиеся температуры, связанные функционально с истинной температурой тела и его излучательной способностью: радиационную, яркостную температуру Т_ярк , цветовую температуру Т_цв .

Механизм излучения пламен можно моделировать с помощью абсолютно черного тела.[4]

Абсолютно черным телом называется тело, которое полностью поглощает все падающее на него излучение независимо от направления падающего излучения, его спектрального состава и поляризации, ничего не отражая и не пропуская.

Основным свойством абсолютно черного тела является то, что для характера излучения и поглощения форма, материал и свойства поверхности тела совершенно безразличны.

Поглощательной способностью тела называется величина, показывающая, какая часть падающей на поверхность тела лучистой энергии с определенной длиной волны поглощается им при температуре Т.

Поглощательная способность абсолютно черного тела для любых длин волн равна единице, для всех других тел поглощательная способность меньше единицы.[7]

В общем виде закон распределения энергии в спектре абсолютно черного тела определяется функцией:

Излучательной способностью тела называется лучистая энергия определенной длины волны излучаемая с 1 см² поверхности в 1 сек. при температуре Т.

Формула, предложенная Михельсоном, имела вид

(11)

Из этой формулы, в частности, следовало, что

и

Более поздние исследования, проведенные Вином на основе второго начала термодинамики и закона давления света, открытого выдающимся русским физиком П.Н.Лебедевым, позволили точнее определить зависимость энергии излучения от и Т:

(12)