6-4. Установка термоприемников при измерении температуры газов, пара и жидкостей

Рассмотрим примеры способов установки термоприемников, обеспечивающих ограничение методических погрешностей измерения, обусловленных влиянием теплообмена излучением и теплоотвода.

Рис. 6-4-1. Термометр сопротивления типа ТСМ-6114. 1 — аащитная арматура — экран; 2 — защитный чехол чувствительного элемента термометра; 3 - штуцер для ввода проводов.

Примером использования экранированных термоприемников является измерение температуры воздуха в производственных помещениях и наружного воздуха.

Для измерения температуры воздуха в производственных помещениях применяют медные термометры сопротивления типа (рис. 6-4-1), снабженные защитной арматурой и экраном с устроенными в нем зазорами. Эти термометры применяют также для измерения температуры наружного воздуха. В этом случае их устанавливают в специальном ящике, который защищает термометр от воздействия радиации солнца и других влияющих факторов.

Во многих отраслях промышленности получили распространение технические ртутные термометры для измерения температуры и электроконтактные ртутные термометры для целей сигнализации температуры. Эти термометры, устанавливаемые непосредственно на трубопроводах, агрегатах, аппаратах и т. п., во избежание поломок заключаются

в защитные металлические оправы различных Типов. Например, бывают оправы, допускающие непосредственное соприкосновение резервуара термометра со средой, температуру которой измеряют. Оправы такого типа применяются при давлениях среды, близких к атмосферному. При давлении среды, превышающем атмосферное, применяют оправы, изолирующие резервуар термометра от непосредственного соприкосновения со средой. Правильность показаний термометров, заключенных в оправах, зависит не только от качества самого термометра, но и от устройства оправы, и от способа монтажа термометра в оправе. Оправа должна обеспечивать необходимую глубину погружения нижней части термометра в среду, температура которой измеряется.

Рис. 6-4-2. Вертикальная установка термоприемника на металлической стенке или трубопроводе. 1 — термоприемник; 2 — головка; 3 — штуцер для ввода проводов; 4 — бобышка; 5 — изоляция; 6 — легкоснимаемый слой изоляции.

При измерении стационарных температур для улучшения теплопередачи от защитной оправы (гильзы) к теплочувствительной части термометра гильзу заполняют небольшим количеством масла, если она находится в вертикальном положении и измеряемая температура не более или на резервуар надевают специальный металлический наконечник. Масло в гильзу рекомендуется наливать так, чтобы в него была погружена нижняя часть термометра примерно на 30 мм, так как при большом количестве масла возникают конвекционные потоки, отводящие тепло и охлаждающие вследствие этого резервуар термометра.

Для повышения точности измерения температуры необходимо обеспечивать достаточную глубину погружения термоприемника в среду, температура которой измеряется.

При измерении температуры в газоходах, воздуховодах и трубопроводах большого диаметра может быть обеспечена необходимая глубина погружения термоприемника. В качестве примера на рис. 6-4-2 показана вертикальная установка термометра сопротивления или термоэлектрического термометра на металлической стенке или трубопроводе Такая установка при монтажной длине термоприемника и наличии изоляции позволяет пренебречь методической погрешностью из-за теплоотвода (§ 6-3). Методическую погрешность за счет лучистого теплообмена в этом случае следует оценивать с учетом влияния теплообмена излучением не только между термоприемником и стенкой канала, но и окружающими его телами, если таковые имеются,

В тех случаях, когда по тем или иным причинам вертикальная установка термоприемника не может быть осуществлена, термоприемник может быть установлен горизонтально. Для большей надежности при горизонтальном монтаже термоприемника на металлической стенке или трубопроводе он устанавливается в закладной трубе

Рис. 6-4-3. Горизонтальная установка термоприемника на металлической стенке или трубопроводе. 1 — термоприемник; 2 — головка термоприемника; 3 — штуцер для ввода проводов; 4 — труба закладная с бобышкой; 5 — металлическая стейка; 6 — трубопровод; 7 — изоляция; 8 — легкоснимаемый слой изоляции.

Рассмотренные способы установки термометров сопротивления или термоэлектрических термометров применяют также при их монтаже на металлической стенке или трубопроводе с внутренней кирпичной кладкой.

На рис. 6-4-4 показана горизонтальная установка термоэлектрического термометра без штуцера в кирпичной кладке для измерения температуры газа При вертикальной установке термоэлектрического термометра без штуцера в кирпичной кладке закладная труба с бобышкой монтируется заподлицо с внутренней стенкой. В этом случае опорную пластинку 5 ставить не надо.

При измерении температуры в трубопроводах с наружным диаметром удобна установка термоприемника, показанная схематично на рис. 6-4-5.

Рис. 6-4-4. Горизонтальная установка термоэлектрического термометра без штуцера в кирпичной кладке.

1 — термоэлектрический термометр; 2 — труба закладная с бобышкой; 3 — асбесто-графитная набивка; 4 — кирпичная кладка; 5 — опорная пластина.

Этот способ установки может быть рекомендован для различных термоприемников. Если внутренний Диаметр трубопровода имеет недостаточный размер, то термоприемник может быть установлен наклонно к оси трубопровода (рис. 6-4-6, а).

При измерении температуры среды в трубопроводах, позволяющих обеспечить необходимую глубину погружения термоприемника,

он может быть установлен радиально (рис. 8-4-6, б). При этом следует помнить, что при установке термометра сопротивления (или термобаллона манометрического термометра) радиально или наклонно необходимо, чтобы середина его чувствительного элемента совпадала с осью трубопровода. Напомним также, что при выборе способа установки термоприемника необходимо учитывать, что коэффициент теплоотдачи больше при поперечном омывании термоприемиика (рис. 6-4-6, б), чем при наклонном (рис. 6-4-6, а) и продольном (рис. 6-4-5) омывании.

Рис. 6-4-5. Схема установки термоприемника вдоль оси трубы.

Для измерения температуры перегретого водяного пара высоких параметров применяют малоинерционные термоэлектрические термометры с конической защитной гильзой. Схема установки такого термоприемника на паропроводе показана на рис. 6-4-7. В целях большей надежности работы термоэлектрический термометр погружен не до центра трубопровода. При таком способе установки, как показывают подсчеты (§ 6-2 и 6-3), методическая погрешность, обусловленная влиянием теплообмена излучением и теплоотвода, мала и ею можно пренебречь.

Рис. 6-4-6. Схема установки термоприемника наклонно к оси трубы (а) и радиально (б).

При измерении температуры среды в трубопроводах малого диаметра необходимо в него вделать расширитель для установки термоприемника.

При измерении температуры жидкостей необходимо соблюдать описанные выше способы повышения точности измерения температуры газов и пара. Однако условия при измерении температуры

жидкостей олее благоприятны, чем при измерении температуры газа или пара, так как для жидкостей влияние теплообмена излучением можно не учитывать. Кроме того, коэффициент теплоотдачи для жидкостей значителен, поэтому методическая погрешность, обусловленная теплоотводом, при правильной установке термоприемника мала и ею можно пренебречь.

На рис. 8-4-8 показана схема установки термометра сопротивления на трубопроводе для измерения температуры питательной воды.

Когда скорость газового потока и коэффициент теплоотдачи малы, то при помощи рассмотренных выше пассивных способов не всегда возможно достигнуть удовлетворительных результатов.

Рис. 6-4-7. Схема установки термоэлектрического термометра на трубопроводе для измерения температуры перегретого водяного пара. 1 — термоэлектрический термометр; 2 — изоляция; 3 — легкоснимаемый изоляционный слой; 4 — прокладка; 5 — бобышка; монтажная длина.

Рис. 6-4-8. Схэма установки термометра сопротивления для измерения температуры питательной воды. 1 — термометр сопротивления; 2 — изоляция; 3 — пегкоснимаемый изоляционный слой; 4 — прокладка; длина чувствительного элемента термометра.

В таких случаях, например при измерении температуры газа в газоходе перед пароперегревателем парогенератора, повышают коэффициент теплоотдачи до такого значения, при котором методической погрешностью, обусловленной лучистым теплообменом, можно пренебречь благодаря искусственному увеличению скорости газа, омывающего термоприемник.

Этот способ искусственного повышения скорости газа приводит к конструкции термоэлектрического термометра с отсосом (рис. 6-4-9). Термоэлектрический термометр 1 вставлен в трубу 2, покрытую тепловой изоляцией, последняя в свою очередь, окружена чехлом 3. Отсос газа производится Через трубу 4 с помощью эжектора или другим путем.

Газ протекает с большой скоростью через трубу 2, что увеличивает коэффициент теплоотдачи от газа к термоэлектрическому термометру. Изоляция трубы 2 преследует цель повышения

ее температуры для того, чтобы тепловые потери термоприемника от лучеиспускания к стенкам труб были минимальными.

Надо отметить, что температуру газа до и после пароперегревателя в современных парогенераторах нельзя измерить с достаточной точностью при помощи обычных стандартных термоэлектрических термометров вследствие значительной методической погрешности из-за теплообмена излучением. В этом случае необходимо применять экранироранные термоприемники.

Рис. 6-4-9. Схема устройства термоэлектрического термометра с отсосом.

Отметим, что применение термоэлектрических термометров с отсосом требует достаточно мощных отсасывающих устройств. Кроме того, присутствие в Газах пыли, золы сильно затрудняет отсос при длительной работе, вызывая загрязнение отсосных каналов. Поэтому термоэлектрические термометры с отсосом применяют главным образом при проведении испытаний парогенераторов.