Курсовая работа: Термоиндикаторы
· краска
· порошок
· краска
· паста
· лак
· карандаш
· таблетка
¨ обратимые
¨ необратимые
¨ квазиобра-тимые
ДИАПОЗОН,
°C
КОЛИЧЕСТВО
ЦВЕТОВЫХ
ПЕРЕХОДОВ
один или
несколько
один
цветовой
переход
неограничен-
ное
количество
один или
несколько
ЗАВИСИМОСТЬ
ОТ УСЛОВИЙ
НАГРЕВА
Люминесцентные термоиндикаторы - это разновидность люминофоров, которые в зависимости от температуры изменяют либо яркость, либо цвет свечения.
По своим физико-химическим превращениям термоиндикаторы подразделяются на три группы: обратимые, необратимые и квазиобратимые.
К обратимым относятся термоиндикаторы, которые изменяя цвет при нагревании до температуры перехода или выше ее, восстанавливают первоначальную окраску при понижении температуры ниже критической.
Необратимыми являются такие, в которых при нагревании происходят необратимые процессы (химические или физические), в результате чего первоначальный цвет после последующего охлаждения не восстанавливается.
Квазиобратимыми называют термоиндикаторы, которые, изменяя свой цвет при нагревании до температуры перехода или выше, восстанавливают его при последующем понижении температуры постепенно под действием влаги. Они могут применяться многократно.
2.1.2. Ассортимент и важнейшие характеристики
термоиндикаторных веществ.
Термоиндикаторные вещества выпускают более 20 зарубежных фирм, однако, лишь немногие из них являются многопозиционными. Все они обратимо и необратимо изменяют свой цвет при нагревании в интервале температур 62-1097°С с числом переходов от3 до 11 (таблица 2).
Максимальным числом цветовых переходов обладают термоиндикаторные вещества фирмы “Калоколор” (Германия), ТР-5, ТР-8 (“Роллс-ройс ”), С-3 (“Термографик ”).
Наибольшая равномерность температурных интервалов между температурами цветовых переходов присуща термоиндикаторному веществу Е-106 (“Термоиндекс”). Термоиндикаторное вещество "Калоколор " (Германия) плавно изменяет свой цвет от светло-коричневого до светло-серого в интервале температур от 117°С до 447°С. В этом температурном интервале выделены 12 различимых глазом цветовых зон, имеющие температурные интервалы 20-50°С.
Состав и способ изготовления термоиндикаторных веществ фирмами не указывается, поэтому воспроизвести их в большинстве случаев невозможно.
Лучшие зарубежные термокраски ТР-5, ТР-8 и С-3 фирм “Роллс- Ройс” и “Термографик” (Великобритания), имеющие по 7-8 цветовых переходов в интервале 417-1067°С практически не импортируется не только из-за нехватки валюты, но и ввиду возможности их применения для передовых областей техники (разработка изделий электронной техники, авиационных газотурбинных двигателей и т.п.).
Отечественные многопозиционные термоиндикаторы (таблица 3), разработанные в РХТУ им. Д.М. Менделеева, имеют от 6 до 12 цветовых переходов при 50-975°С и выпускались ранее заводом “Эмитрон” (г. Москва) и в Ленинграде. В настоящее время их выпуск прекращен.
Таблица 2.
Характеристики цветовых многопозиционных
термоиндикаторных веществ зарубежного производства
| № | Торговая или фирменная марка | Диапазон измеряемых температур | Число цветовых переходов |
“Роллс-Ройс” (Великобритания) | |||
| 1 | ТР-5 | 517-1067 | 7 |
| 2 | ТР-8 | 417-907 | 7 |
“Термографик” (Великобритания) | |||
| 3 | С-2 | 397-577 | 3 |
| 4 | С-3 | 447-1097 | 8 |
| 5 | №1(Gas Turbine Paint) | 597-1067 | 8 |
| 6 | ТР-7 | 577-1007 | 6 |
“Термоиндекс” (США) | |||
| 7 | G-69 | 147-307 | 3 |
| 8 | E-94 | 152-337 | 3 |
| 9 | B-80 | 177-282 | 3 |
| 10 | E-106 | 202-332 | 5 |
| 11 | E-6 | 282-437 | 4 |
| 12 | E-59 | 397-557 | 3 |
| 13 | G-6 | 407-797 | 4 |
“Термоколор” (США) | |||
| 14 | 2830/30 | 62-217 | 3 |
| 15 | 415/610 | 142-337 | 3 |
| 16 | 2830/33 | 172-337 | 3 |
| 17 | 2830/31 | 417-817 | 3 |
| 18 | 2830/40 | 62-337 | 4 |
| 19 | 2830/41 | 62-337 | 4 |
| Фирма “BASF” | |||
| 20 | 4202-700 800 ЧССР | 417-817 | 4 |
| 21 | PO4 (Co(NH3 )6 ) ПНР | 217-347 | 3 |
| 22 | Ni(C2 H5 N)4 (CNS)2 | 132-337 | 3 |
| 23 | Kalocolor (Германия) | 117-447 | 11 |
Необратимые ТИ краски “Термопейнт” (Япония) | |||
| 24 | Ni(CNS)2 (C2 H5 N)4 | 127-337 | 3 |
| 25 | смесь карбоната кадмия с серой(2:1) | 272-407 | 3 |
| 26 | смесь карбоната кадмия с тиомочевиной | 367-447 | 3 |
Таблица 3.
Характеристики отечественных цветовых многопозиционных термоиндикаторов
| № | Марка | Диапазон измеряемых температур | Число цветовых переходов |
Термокраски (Ленинград) | |||
| 1 | №1 | 497-997 | 6 |
| 2 | №2 | 297-797 | 6 |
| 3 | ТХИ-1 | 70-725 | 8 |
| 4 | ТХИ-1-М1 | 71-670 | 12 |
| 5 | ТХИ-1-М2 | 95-725 | 7 |
| 6 | ТХИ-46 | 50-920 | 8 |
| 7 | ТХИ-46-2М | 100-915 | 9 |
| 8 | ТХИ-48 | 50-975 | 10 |
| 9 | ТХИ-48-2М | 100-960 | 11 |
| 10 | ТХИ-53 | 120-420 | 6 |
2.1.3.Применение термоиндикаторных веществ и
требования к ним.
Термоиндикаторные вещества применяются во многих отраслях народного хозяйства для индикации температур и метрирования температурных полей поверхностей объектов, например, при доводке узлов и деталей, контроле оптимальных температур термообработки, закалки, определении перегревов оборудования и т.д.
В зависимости от условий и целей исследования применяют цветовые, структурные и газовыделяющие ТИВ.
При измерении температуры на поверхности печей, камер сгорания, поверхности сопловых и рабочих лопаток газотурбинных двигателей и т.д., фактически требуется не измерение температур в отдельных точках, а распределение температур по поверхности. В этом случае однопозиционные ТИВ становятся практически непригодными. Визуализацию температурных полей могут обеспечить лишь многопозиционные ЦТИВ, которые имеют несколько критических температур в достаточно широком температурном интервале, или плавно меняют свой цвет в зависимости от температуры. Термоиндикаторные вещества фирмы “Калоколор” имеют 12 цветовых зон, “Термогра- фик”-8, “ Роллс-Ройс”- 7 критических температур.
В зависимости от условий применения используют обратимые, необратимые или квазиобратимые термоиндикаторные вещества. Обратимые применяются, когда необходимо непосредственно наблюдать температурное поле в процессе нагрева. Обратимые ЦТИВ можно применять при температурах до 497-527°С [1], поскольку при более высоких температурах цвет термоиндикаторных веществ может маскироваться собственным тепловым излучением. Необратимые и квазиобратимые ЦТИВ применяются в случае, когда необходимо исследование температурных полей в труднодоступных местах. Необратимые многопозиционные ЦТИВ №1, №2 (Россия), ТР-5 и ТР-8
(“ Роллс-Ройс”), С-3 и №1(“Термографик”) разработаны специально для исследования газотурбинных двигателей.
С практической точки зрения важно, чтобы температуры цветовых переходов не зависели от условий нагрева. Примерами таких ТИВ являются однопозиционные термоиндикаторы плавления. Для таких типов ТИВ критические температуры зависят от времени индикации, давления и других особых условий. С целью исключения ошибок в измерении температуры необходимо пользоваться градуировочными кривыми. Большое влияние на температуры цветовых переходов ЦТИВ оказывает среда. Так, термоиндикаторные вещества “Термоколор” (Германия) приодны для применения в среде водяного пара. Некоторые из этих ТИВ дают устойчивые по казания в атмосфере углекислого газа (до 50%) и сероводорода (до 2 объем.%). В средах оксида серы (IV) SO2 и аммиака NH3 успешно применяются карандаши “Термохром” [12]. Термоиндикаторные вещества фирмы “Детектотемп” и таблетки серии “R” фирмы Helling можно использовать в восстановительных средах.
Термоиндикаторные вещества выпускаются в различных форма: карандаши, таблетки, термоиндикаторные устройства (этикетки и т.д.), краски, порошки. При этом выбор той или иной формы определяется целью и задачами измерения.
Вышеизложенное о цветовых термоиндикаторных веществах позволяет сформулировать общие требования ним: