Лабораторная работа: Определение температуры охлаждающей среды и скоропортящихся грузов
Металлические термометры сопротивления применяют для измерения температуры в 5-вагонных секциях Брянского машиностроительного завода (БМЗ), а также в холодильных складах на входе и выходе воздуха из испарителя холодильной установки непосредственного охлаждения. В грузовом помещении каждого вагона установлено четыре датчика, из них два - на входе и выходе воздуха из воздухоохладителя, один - на боковой стене у дверного проема и один - на гибком проводе, что позволяет помещать его в любом месте, в том числе и в грузе. Схема размещения датчиков в грузовом вагоне 5-вагонной секции БМЗ приведена на рис.1.5 Температуру в грузовых вагонах контролируют тремя способами: выборочный ручной дистанционный контроль, автоматический контроль с периодической записью, местное измерение температуры. В качестве датчиков температуры в этих системах используются платиновые терморезисторы сопротивления, а воспринимающие (показывающие) приборы для каждой системы подобраны индивидуально.
Рис.1.5 Схема размещения датчиков температуры в грузовом вагоне 5-вагонной секции БМЗ: 1 и 2 - датчики на входе и выходе воздуха их воздухоохладителя; 3 - датчик на боковой стене; 4 - датчик на гибком проводе.
Кроме термометров сопротивления с датчиками из чистых металлов (платины, меди, железа) применяют термометры сопротивления с датчиками из полупроводников (термисторов), обладающих отрицательным температурным коэффициентом, т.е. с повышением температуры на один градус сопротивление их уменьшается на 1-3 %. Полупроводниковый термометр сопротивления представляет собой термистор, включенный в плечо неуравновешенного моста (рис.1.6).
Рис.1.6. Схема измерения температуры полупроводниковым термометром сопротивления
Перед каждым измерением температуры в рефрижераторном вагоне переключателем П включают контрольный резистор RК и устанавливают при помощи регулировочного резистора RР стрелку миллиамперметра в контрольное положение, обозначенное на шкале красной точкой, которая соответствует определенной температуре. После этого переключателем П поочередно включают термисторы. На шкале миллиамперметра стрелка указывает температуру в замеряемой точке. Температурный коэффициент термистора обратно пропорционален квадрату температуры, поэтому шкала измерительного прибора при непосредственном измерении сопротивления термистора Rt будет нелинейной.
Линейную характеристику получают путем включения в цепь термистора Rt , шунтирующего RШ и дополнительного Rд резисторов. При этом характеристика цепи принимает вид прямой, а шкала измеряющего прибора будет равномерной.
К достоинствам полупроводниковых термометров сопротивления следует отнести высокую точность измерения, легкость осуществления автоматической записи и дистанционной передачи показаний, простоту эксплуатации, дешевизну, продолжительный срок службы. Недостатком таких термометров является потребность в источнике электроэнергии.
Полупроводниковые термометры сопротивления установлены в 5-вагонных секциях ZB-5 и автономных рефрижераторных вагонах (АРВ). Температурные датчики размещены на входе и выходе воздуха из испарителя (1 и 2 - первого испарителя, 5, 6 - второго) и на боковых стенах (3,4), а для измерения температуры груза служит датчик термометра на гибком проводе (7). Место подключения переносной термостанции обозначено цифрой 8. Схема размещения датчиков температуры в грузовом помещении АРВ приведена на рис.1.7.
Рис.1.7 Схема размещения датчиков температуры в грузовом помещении АРВ
Переносная термостанция собрана по схеме уравновешенного моста и необходима для снятия показаний температуры без вскрытия грузового помещения вагона. Измерение проводится механиком пункта технического обслуживания АРВ. Переносной термостанцией оснащены также и 5-вагонные рефрижераторные секции. Сопровождающая бригада использует ее для более точного измерения температуры в грузовых вагонах.
Основными датчиками, используемыми для измерения температуры на рефрижераторном подвижном составе, являются терморезисторы типа ТСП-6108 (платиновые, сопротивлением 100 Ом при температуре 0°С) и ТСМ-010 (медные сопротивлением 53 Ом при температуре 0°С), а также термисторы типа ТNМ (сопротивлением 2500 Ом при температуре 0°С).
Рис.1.8 Переносная термостанция
Переносная термостанция (рис.1.8) - для измерения температуры в грузовом помещении АРВ и 5-вагонных секциях. При подключении к розетке 1 измеряют температуры входящего и выходящего воздуха воздухоохладителя первого агрегата, к розетке 2 - в грузовом помещении (левая и правая сторона), к розетке 3 - температура входящего и выходящего воздуха воздухоохладителя второй холодильной установки. Термостанция с помощью удлинителя 4 соединена со специальной вилкой 5, которую при измерении подключают поочередно в розетки 1,2,3.
К термометрам сопротивления также относится термопара (рис.1.9), которая состоит из двух спаянных металлических проводников, присоединенных проводами к чувствительному гальванометру. По отклонению стрелки гальванометра определяют разность температур среды, в которую помещен рабочий спай, и среды, в которой находятся свободные концы термопары. С помощью термопары измеряют температуру в пределах от - 50°С до 1000°С и выше. Например, термопара платина-родий-платина имеет диапазон измерений от - 20 до 1300°С.
Рис.1.9 Схема измерения температуры термопарой: 1 - рабочий спай; 2 и 3 - свободные концы; 4 - гальванометр
Термопары по способу действия основаны на изменении электродвижущей силы постоянного тока в спае двух разнородных металлов вследствие разности температуры окружающей среды у рабочего спая и свободных концов. Самым распространенным термоэлементом является NiCr - Ni.
Термограф - прибор для измерения и регистрации температуры. К основным конструктивным элементам термографа относятся: термометр, самописец для регистрации показаний термометра на бумажной диаграмме, часовой механизм, приводящий в движение диаграмму или самописец относительно друг друга. В термографах рефрижераторных вагонов и контейнеров в качестве термометров используют термометры сопротивления.
В настоящее время в связи с развитием электронной техники, большое распространение получила технология измерения температуры с применением электронных термометров: инфракрасный термометр с лазерным целеуказателем; высокотемпературный термометр; минитермометр с проникающим зондом и сигналом тревоги.
Все тела излучают электромагнитные волны, то есть излучают тепло в зависимости от их температуры. В процессе теплового излучения энергия перемещается, что позволяет измерять температуру тела на расстоянии без контакта с телом.
Бесконтактное измерение поверхности температуры получило распространение в 90-х годах 20 века и применяется главным образом, там, где контактные термометры не могут быть использованы.
Технология инфракрасного измерения обеспечивает легкую регистрацию температурных данных даже при быстрых и динамичных процессах. К тому же, бесспорным преимуществом технологии является малое время реакции сенсоров и систем.
Практической реализацией в настоящее время является инфракрасный термометр с лазерным целеуказателем - прибор для бесконтактного измерения температуры (рис.1.10). Прибор имеет память на 90 протоколов измерений, звуковую сигнализацию, которая используется в случаях превышения заданных предельных значений температур, а также программное обеспечение для архивации и документирования данных измерений с помощью ПЭВМ.
Инфракрасные термометры используются для:
измерения температуры пищевых продуктов;