По всем вопросам звоните:

+7 495 274-22-22

УДК: 53.088.228

Оптимизация теплопереноса в термоэлектрическом преобразователе

Атрошенко Ю.К. аспирант кафедры автоматизации теплоэнергетических процессов, Энергетический институт, Томский политехнический университет, 634050, г. Томск, пр. Ленина, д. 30, e-mail: julie55@tpu.ru
Стрижак П.А. д-р физ.-мат. наук, зав. кафедрой автоматизации теплоэнергетических процессов, Энергетический институт, Томский политехнический университет, 634050, г. Томск, пр. Ленина, д. 30, e-mail: pavelspa@tpu.ru

Представлена модель теплопереноса в системе «защитная гильза – термоэлектрический преобразователь». Выявлено, что при использовании типичного трансформаторного масла для заполнения защитной гильзы величина зазора между ней и чувствительным элементом преобразователя оказывает значительное влияние на необходимую для достоверных измерений длительность нагревания. Установлено, что использование медных опилок для заполнения гильзы позволит получить достаточную длительность нагревания, близкую к продолжительности нагрева преобразователя, припаиваемого ко дну гильзы. Показано, что при монтаже термоэлектрического преобразователя в защитной гильзе пайкой заполнение свободного пространства гильзы не всегда целесообразно.

Литература:

1. Атрошенко Ю.К., Озерова И.П., СтрижакП.А. Влияние теплового контакта на результаты измерений поверхностных термоэлектрических преобразователей // Научно-технические ведомости СПбГПУ. – 2015. – № 1. – С. 97–105.

2. Кузник И.В. Организация объективного учета энергоресурсов в системах теплоснабжения // Главный энергетик. – 2015. – № 1. – С. 41–48.

3. Hayes A. RTDs vs. Thermocouples // Flow Control. – 2014. – V. 20. – Is. 8. – Р. 34–36.

4. Fernelius M., Gorrell S. Thermocouple recovery factor for temperature measurements in turbomachinery test facilities // 52nd AIAA Aerospace Sciences Meeting – AIAA Science and Technology Forum and Exposition, SciTech. – 2014. – Р. 1–9.

5. Sylvia J.I., Clement Ravi Chandar S., Velusamy K. A novel method for in- situ estimation of time constant for core temperature monitoring thermocouples of operating reactors // Nuclear Engineering and Design. – 2014. – V. 275. – Р. 154–162.

6. Томак В.И., Чернов В.А., Боровкова Т.В., Елисеев В.Н. Оценка достоверности измерения температуры высокоскоростных газовых потоков термопарными датчиками // Вестник МГТУ им. Н. Э. Баумана. Сер. «Машиностроение». – 2007. – № 4. – С. 47–57.

7. Zhang L., Luo J., Min Q., Wu X. Error analysis of in-pipe temperature measurement by thermocouple based on heat transfer computation // Gaojishu Tongxin. Chinese High Technology Letters. – 2014. – V. 24. – Is. 7. – Р. 716–720.

8. Atroshenko Y.K., Strizhak P.A. Numerical evaluation of the measurement error of temperature by surface thermocouples in the conditions of incomplete thermal contact with object of measurement // EPJ Web of Conferences. – 2014. – V. 76. – Р. 1–7.

9. ГОСТ 6616-94 Преобразователи термоэлектрические. Общие технические условия. – М.: Издательство стандартов, 1998. – 15 с.

10. Самарский. А.А. Теория разностных схем. – М.: Наука, 1989. – 616 с.

11. Кузнецов Г.В., Стрижак П.А. Анализ возможных причин макроскопических различий характеристик зажигания жидкого топлива локальным источником энергии и массивным нагретым телом // Химическая физика. – 2012. – Т. 31. – № 7. – С. 41–55.

12. Зиновьев Е.В. Теплофизические свойства металлов при высоких температурах: Справ. изд. – М.: Металлургия, 1989. – 384 с.

13. Чиркин В.С. Теплофизические свойства материалов: справочное руководство. – М.: Физматлит, 1959. – 356 с.

Измерения такого параметра, как температура, встречаются практически во всех производственных процессах, а средства измерения отличаются большим разнообразием типов, конструкций и основных характеристик [1–3]. Среди контактных способов измерения температуры в различных областях промышленности, в том числе и в теплоэнергетике, благодаря простоте, надежности и низкой погрешности измерения наиболее часто используются термоэлектрические преобразователи (ТЭП) и термометры сопротивления. Измерение температуры контактным способом в теплоэнергетике зачастую связано со значительными нагрузками на чувствительный элемент датчика [4, 5]. Поэтому для защиты от негативного воздействия среды датчики устанавливаются в защитные гильзы. В этом случае отсутствие непосредственного контакта чувствительного элемента датчика с измеряемой средой оказывает влияние на показания измерительного преобразователя [6, 7]. Степень оказываемого влияния, как правило, зависит от ряда факторов, в том числе от соотношения размеров и конструкций гильзы и чувствительного элемента, а также от материала, заполняющего свободное пространство гильзы [6, 7]. Для минимизации влияния защитной гильзы на процесс измерения температуры последнюю целесообразно выбирать исходя из условия, чтобы зазор между стенками гильзы и чувствительным элементом был минимальным. Однако на практике не всегда удается подобрать нужную гильзу [6, 7]. Как следствие, зазоры при установке ТЭП могут быть достаточно большими. В условиях наличия этих зазоров погрешность измерения температуры может быть скорректирована путем определения достаточной длительности нагревания и правильного подбора материала, заполняющего гильзу. Для прогнозирования времени измерений и подбора материала целесообразно применять методы численного моделирования [1, 6, 8].

В данной работе представлено численное исследование требуемых времен нагревания типичных термопар в зависимости от зазора между защитной гильзой и чувствительным элементом, а также от способа установки ТЭП в гильзу.

Для Цитирования:
Атрошенко Ю.К., Стрижак П.А., Оптимизация теплопереноса в термоэлектрическом преобразователе. Главный энергетик. 2015;11-12.
Полная версия статьи доступна подписчикам журнала
Язык статьи:
Действия с выбранными: