КОНТРОЛЬ И ДИАГНОСТИКА
УДК 536.532:004.942
В. И. Т о м а к, В. А. Ч е р н о в,
Т. В. Б о р о в к о в а, В. Н. Е л и с е е в
ОЦЕНКА ДОСТОВЕРНОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ
ТЕМПЕРАТУРЫ ВЫСОКОСКОРОСТНЫХ
ГАЗОВЫХ ПОТОКОВ ТЕРМОПАРНЫМИ
ДАТЧИКАМИ
Приведены результаты оценки достоверности измерения темпе-
ратуры высокоскоростного потока газа с помощью термопар с за-
крытым спаем. С использованием метода конечных элементов про-
ведена численная оценка вклада основных составляющих погрешно-
сти, обусловленных скоростью газа, теплоотводом и излучением.
Предложена методика, которая позволит определить температу-
ру газа с помощью термопар с защитными чехлами.
Определение с высокой степенью достоверности температуры вы-
сокоскоростных газовых потоков в тепловых аппаратах с помощью
термопарных датчиков всегда являлось сложной задачей. Известно,
что непосредственно измерить температуру среды невозможно, хотя
ее значение можно определить по другим физическим параметрам,
зависящим от температуры. Такими параметрами могут быть объемы
тел, их длина, электрическое сопротивление, термо-ЭДС и т.д. При
измерении температуры среды происходит передача тепловой энергии
от среды с более высокой температурой к менее нагретому датчику. В
этом случае показания термодатчика зависят от скорости газа, его тем-
пературы, вязкости, состава газа, а также от размеров самого датчика,
его конструкции, способа крепления и т.д. Поэтому температура тер-
модатчика никогда не может быть равна температуре газового потока,
которую надо измерить. Обычно абсолютной погрешностью измере-
ний называют разность между показаниями измерительной системы и
действительной температурой среды.
На практике для измерения температуры газа широко применя-
ются термопары с открытым спаем. Датчики такого типа имеют не-
большую постоянную времени и высокую точность (рис. 1,
а
). Но при
измерении температур продуктов сгорания топлив, содержащих агрес-
сивные компоненты, или газовых потоков, содержащих твердые ча-
стицы размером до десятков микрон и более, такие термопары бы-
стро выходят из строя. В этих случаях для защиты датчика спай
термопары закрывают различными чехлами. Один из типов защиты
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2007. № 4 47
