Влияние лучеиспускания
При измерениях в газовых средах часто вблизи термопреобразователя находятся поверхности, температура которых заметно отличается от температуры преобразователя. В этом случае между этими поверхностями и термометром происходит лучистый теплообмен, описываемый законом Стефана-Больцмана. Если температура окружающих поверхностей выше температуры термометра, то термометр получит путем лучеиспускания дополнительное количество тепла и тепловое равновесие будет поддерживаться на более высоком уровне.
Наличие лучеиспускания всегда вносит погрешность в измерения температур, но устранить его полностью зачастую оказывается сложно.
Рассмотрим влияние лучеиспускания на термометр, погруженный в трубопровод (рис.4.2.). Считая, что тепловое равновесие установилось, обозначим:
tср – температура среды в трубопроводе, °С;
tт – температура термометра, °С;
tст – температура стенки трубы, °С;
Соответствующие абсолютные температуры (t+273,15) обозначим через Тср; Тт; Тст (0К).
,
где a1, – коэффициент теплоотдачи от среды к термометру, ккал/м2*час*град;
С1 – константа лучеиспускания для материала чехла термометра, ккал/м2*ч*град4.
Влияние скорости потока
В неподвижной среде недостаточный теплообмен среды с термометром может быть источником погрешностей измерения. Наличие интенсивного омывания чувствительной части термометра потоком способствует правильному измерению. Можно в среднем считать, что для умеренных скоростей (примерно до 70 м/сек)
где а – коэффициент теплоотдачи от среды к чехлу термометра ккал/м2*ч*град;
к – коэффициент пропорциональности;
V – скорость среды, м/сек.
Следовательно, увеличение скорости среды, например, вдвое повысит коэффициент теплоотдачи а на , т.е. на 41 %
Обозначим дополнительно: Q – отвод тепла от термометра во внешнюю среду, ккал/сек;
k1 – коэффициент пропорциональности; F – поверхность термометра, погруженная в среду, м2;
tc – температура среды, °С;
t – температура термометра, °С.
В установившемся состоянии .
В настоящее время в технике все чаще применяются очень большие скорости потоков, приближающиеся к скорости звука в среде и превосходящие ее. В этих случаях начинает появляться нежелательное влияний скорости потока. Ударяясь о поверхность термоприемника, часть потока тормозится, и ее кинетическая энергия переходит в тепло, увеличивающее температуру теплоприемника т.е. создается состояние, когда t>t|c.
Эта разность температур выражается:
,
где g – ускорение земного тяготения, м/сек2; I – механический эквивалент тепла (426,4 кг/*м/ккал); ср – теплоемкость среды; r – коэффициент пропорциональности.
Do'stlaringiz bilan baham: |