Masurarea Marimilor Termice

MASURAREA MARIMILOR TERMICE

-masurarea temperaturii si energiei termice-

CUPRINS

1.Notiuni generale despre temperatura.

2.Scari de temperatura.

3. Principiul de masurare al temperaturii.

4. Mijloace pentru masurarea temperaturii.

5.Traductoare pentru masurarea temperaturii.

5.1.Traductoare de temperatura cu termorezistenta.

6.Termorezistente.

6.1. Termorezistenta din platina

7.Termocuplu.

8.Termistoare.

9.Masurarea energiei termice.

Bibliografie

1.NOTIUNI GENERALE DESPRE TEMPERATURA

Temperatura este o mărime fizică fundamentală care indică gradul de încălzire a unui corp.

Temperatura este o mărime ce se determină funcţie de o scară de referinţă.

Scara de temperatură are valori numerice pentru fiecare temperatură.

Punctul triplu al apei se realizează introducând într-un vas în formă de “U”,

apă de cea mai mare puritate şi se formează un strat de gheaţă cu ajutorul unui amestec răcitor. Când amestecul răcitor este înlocuit cu un termometru, stratul subţire de gheaţă începe să se topească.

Atâta timp cât faza solidă, lichidă şi vaporii coexistă, sistemul este la punctul triplu.

2.SCARI DE TEMPERATURA.

Scara termodinamică (Kelvin), măsoară temperatura T în kelvin (K), definit ca unitatea fundamenală de temperatură în SI (1/237,15 din temperatura termodinamocă a punctului triplu al apei).

Scara Celsius, măsoară temperatura în grade Celsius (0C).

Relaţia dintre temperatura termodinamică şi temperatura Celsius este:

t=T-273,15

Scara Reaumur-este o scară convenţională de temperatură care se bazează pe intervalul de temperatură dintre punctul de topire al gheţii şi punctul de fierbere al apei, interval împărţit în 80 de părţi.

Gradul Reaumur se notează 0R şi este unitatea de măsură pentru măsurarea temperaturii pe scara Reaumur.

10C=0,80R

Scara Fahrenheit-are la bază intervalul de temperatură dintre punctul de topire a gheţii (32) şi puntul de fierbere al apei (212).

Gradul Fahrenheit 0F, este unitatea de măsură pentru temperatură pe scara Fahrenheit.

10C=1,80F

3. PRINCIPIUL DE MASURARE AL TEMPERATURII.

Temperatura nu se măsoară în mod direct. Nu există etalon al unităţii de măsură pentru temperatură.

Temperatura unui corp se măsoară prin comparare cu un corp termometric.

Corpul de contact şi corpul termometric sunt puse în contact şi ajung după un anumit interval de timp la echilibru termic.

4.MIJLOACE PENTRU MASURAREA TEMPERATURII.

Clasificarea aparatelor pentru măsurarea temperaturii se face după:

• temperatura măsurată;

• tipul constructiv.

a. După temperatura măsurată :

-Termometrele- măsoară temeraturi mai mici de 7500C

-Pirometrele-măsoară temperaturi înalte de până la 30000C

b. După tipul constructiv:-termometre;-pirometre.

TERMOMETRELE

• cu dilataţie -cu lichid

-mecanice

• manometrice -cu lichid

-cu vapori

-cu gaz

• cu rezistenţă electrică -din metal

-din materiale semiconductoare

Termometre cu dilataţie:

Părţi componente:

1-tub capilar;

2-placă;

3-tub de sticlă.

Termometrele cu Hg şi vid măsoară temperaturi în intervalul -35....+3000C.

a.Termometre cu lichid

Principiul de funcţionare

Acest termometru măsoară temperatura pe principiul dilatării unui lichid

termometric (mercur, alcool, toluen), ca urmare a încălzirii acestuia prin contact cu corpul de contact.

Construcţia termometrului

-este format dintr-un capilar 1 din sticlă, cu un rezervor, umplut cu lichid termometric. Deasupra coloanei de lichid este vid, iar tubul este închis etanş. Tubul capilar este montat pe o placă 2, cu o scară gradată.

Citirea termometrului

-valoarea temperaturii măsurate se citeşte direct pe scara gradată în dreptul reperului până unde a urcat lichidul termometric.

Alte tipuri de termometre cu lichid:

b.Termometre metalice

Termometrul metalic cu tijă


Se bazează pe dilatarea unor corpuri solide ,metalice cu coeficient de dilatare mare.


Conţine un tub 1 închis la un capăt, executat din Cu, Al, alamă sau oţel. În acest tub se află o tijă 2 dintr-un material cu coeficient de dilatare foarte mic (porţelan, cuarţ). Tija 2 este în contact cu tubul 1 datorită pârghiei 3 şi a arcului elicoidal 4.

Funcţionarea termometrului

Tubul 1 introdus în mediul al cărei teperaturi o va măsura îşi modifică lungimea prin dilatare sau contracţie. Asta face ca tija 2 să se deplaseze şi să antreneze într-o mişcare de rotaţie pârghia 3 şi acul indicator 5. Citirea se face în grade Celsius direct pe cadran în dreptul acului indicator.

Termometrul bimetalic


Se bazează pe principiul dilatării diferite a două metale ce compun elementul stabil al termometrului.


Termometrul are un element sensibil format din două lamele metalice îndoite şi lipite. Prima lamelă din oţel aliat cu Ni şi Cu, are coeficient de dilatare foarte mare, iar cea de a doua, din invar are coeficient de dilatare foarte mic.


În funcţie de temperatura de măsurat, elementul bimetalic 1 îşi modifică curbura.

Această modificare se transmite acului indicator 4 prin intermediul tijei 2 şi pârghiei 3. Acul indicator se roteşte pe un cadran gradat şi măsoară temperatura în unităţi de temperatură.

Părţi componente:

1-bimetal;

2-tijă;

3-pârghie;

4-ac indicator.

Termometre manometrice


Transformă temperatura ce trebuie determinată în presiune.

Construcţia termometruluiEste alcătuit dintr-o capsulă metalică 1 (aflată în mediul al cărei temperaturi vrem să o aflăm),un tub capilar flexibil 2 (cu lungime variabilă) şi un mecanism de transmitere şi amplificare, format dintr-un tub cu pereţi subţiri 3, un sector dinţat 4, pinionul 5 şi acul indicator 6.


Lichidul (Hg, alcool, xilen, hexal), vaporii saturaţi (etan, propan, toluen) sau gazul (azot, dioxid de C)umplu capsula 1, tubul capilar 2 şi elementul elastic 3. Capsula 1 se introduce în mediul de controlat.Datorită variaţiei de temperatură se va modifica presiunea fluidului, ceea ce duce la deformarea tubului cu pereţi subţiri 3. Deformarea este transmisă şi amplificată de angrenajul sector dinţat 4 şi pinion 5. Concomitent se roteşte acul indicator 6 pe o scară gradată, pe care se va citi drect temperatura în grade Celsius.

Utilizare:

Măsurarea temperaturii la distanţă, pentru motoarele cu ardere internă, tractoare, locomotive Diesel.

Alte tipuri de aparate pentru măsurarea temperaturii

Termometru cu termocuplu digital

Termocupluri

Termometru cu radiaţii infraroşii

Termometre ce funcţionează pe baza dilatării volumice

5. TRADUCTOARE PENTRU MASURAREA TEMPERATURII

Principiu de functionare- transforma variatia temperaturii intr-o variatie a unei marimi electrice ce poate fi masurata.

Termometre cu termoelement (sau termocupluri)

Acest tip de termometre se folosesc in industrie si laboratoare.

Masoara temperaturi intre -100 ºC si 1400 ºC. In cazuri speciale masoara temperaturi intre -200 ºC si 2000 ºC.

Termoelementele reprezinta senzori electrici a caror functionare se bazeaza pe fenomenul termoelectric.

Principiul termoelectric

Daca se realizeaza un circuit din doua conductoare a, b de natura diferita, unite intre ele prin sudura sau lipite in punctele de contact P1 si P2 si aceste capete sunt incalzite la temperature diferite θ1 si θ2 , apare o tensiune termoelectromotoare care va produce un curent electric.

Aceasta tensiune depinde de natura metalelor din care sunt executate conductoarele a si b si pentru intervale restranse de temperatura este proportionala cu diferenta de temperatura.

5.1.TRADUCTOARE DE TEMPERATURA CU TERMOREZISTENTA.

Traductoarele de temperatură cu termorezistenţă îşi bazează funcţionarea pe proprietatea metalelor (materiale conductoare) de a produce o sarcină electrică spontană ca rezultat al modificării bruşte a temperaturii (efectul piro-electric). S-au folosit mai ales informaţii legate de rezistivitate, inversul conductibilităţii, rezultând dezvoltarea traductoarelor de temperatură cu termorezistenţă. Fiecare metal are o rezistivitate specifică ce poate fi determinată experimental.

Această rezistenţă (R) este direct proporţională cu lungimea firului (l) şi invers proporţională cu aria secţiunii transversale (S). În cazul unui conductor omogen formula este:

R=

unde =constanta de proporţionalitate sau rezistivitatea materialului.

Elementele sensibile rezistive îşi bazează funcţionarea pe proprietatea unor materiale (metale, aliaje, oxizi metalici) de a-şi modifica rezistenţa electrica în funcţie de temperatura mediului de lucru în care sunt introduse. Variaţiile de rezistenţă electrică sunt preluate de către un adaptor, care le converteşte în semnal electric de ieşire.

Traductoarele de temperatură cu termorezistenţă sunt realizate din metale a căror rezistenţă creşte cu temperatura. Pentru o variaţie mică de temperatură rezistivitatea creşte liniar cu temperatura:

t=0[1+(t-t0)]

unde t = rezistivitatea la temperatura t;

0 = rezistivitatea la temperatura t0;

=coeficient de temperatură al termorezistenţei (C-1).

Măsurarea temperaturii este esenţială în industrie. Această sarcină revine traductoarelor de temperatură cu termorezistenţe care sunt disponibile în configuraţii variate, atât în medii normale (de laborator), cât şi în medii cu pericol ridicat de explozie. Combinând ecuaţiile (1) şi (2), în condiţiile în care t0 este temperatura la 0C şi punând rezultatul sub forma y=mx+b, rezultă clar că rezistenţa variază liniar cu temperatura:

=1+t

Cele mai răspândite termorezistenţe în aplicaţiile industriale se obţin prin bobinarea antiinductivă, pe un suport izolant, rezistent la temperatură; elementul sensibil astfel obţinut se introduce în teci de protecţie, prevăzute cu dispozitive de prindere şi cutii de borne. Pentru fabricarea termorezistenţelor se foloseşte ca suport izolant textolitul, mica sau ceramica. Pe suportul respectiv se bobinează neinductiv un fir metalic. Metalele utilizate permit prelucrarea la un diametru foarte mic şi o bună stabilitate în timp sub influenţa temperaturii ridicate şi agenţilor chimici. Teaca de protecţie este destinată pentru a proteja elementul sensibil şi firele conductoare de legătură de acţiunea dăunătoare a mediului. Se poate executa din diferite materiale. Materialul tecilor de protecţie este condiţionat pe lângă domeniul de temperatură şi natura fluidului a cărui temperatură o măsoară. Comportarea în timp a tecilor de protecţie este influenţată puternic de factorii locali activi.

Pentru exprimarea şi compararea proprietăţilor termice ale materialelor folosite la confecţionarea elementelor sensibile se utilizează coeficientul de temperatură

0100 , definit pe intervalul 0C…100C prin relaţia:

0100

sau raportul W100 al rezistenţelor:

W100=

unde R0,R100 reprezintă rezistenţele firului la 0C, respectiv la 100C.

S-a observat experimental că 0100 este cu atât mai mare cu cât puritatea metalului utilizat

este mai ridicată, crescând de asemenea odată cu înlăturare tensiunilor mecanice ale firului rezistiv.

Alte caracteristici care permit compararea termorezistenţelor între ele sunt următoarele:

materialul din care este confecţionat elementul sensibil(platină, cupru, nichel, mai rar wolfram si molibden);

valoarea rezistenţei la 0C (R0) şi eroarea sa tolerată (se construiesc termorezistenţe de 1000.1%, 1000.2%, 500.1%, 500.2% , mai rar 460.1% şi 530.1%);

constanta de timp (se disting termorezistenţe cu constantă de timp mică T15s, medie 15sT90s şi mare T90s);

intervalul de măsurare, în funcţie de care există termorezistenţe de joasă temperatură (-200C…+650C/+850C);

gradul de protecţie mecanică, climatică, antiexplozivă, anticorosivă;

clasa de precizie delimitată prin eroarea tolerată admisă raportului W100 (clasa întâi 0,0005, clasa a doua 0,001, clasa a doua 0,002).

Teoretic orice metal poate fi folosit la măsurarea temperaturii. Metalul ales trebuie să aibă un grad înalt de sensibilitate şi abilitatea de a reduce efectele corosive. Materialul care îndeplineşte aceste cerinţe cel mai bine este platina şi astfel ea a devenit elementul sensibil ales în termorezistenţe. Printre caracteristicile sale se numără de asemenea stabilitatea chimică, disponibilitate în formă pură şi proprietăţile electrice care sunt foarte bine redate.

Pentru proprietăţile sale(punct de topire ridicat , 1772C, rezistenţa la medii oxidante, reproductibilitatea foarte bună a valorii rezistenţei electrice pentru orice temperatură din domeniul de utilizare ), platina este metalul cel mai utilizat în realizarea termorezistenţelor pentru aplicaţii industriale. Se realizează termorezistenţe etalon din platină pentru reproducerea scării de temperatură.

Alte materiale folosite sunt: Cuprul permite realizarea unei bune reproductibilităţi deoarece se poate obţine cu puritate înaintată pe cale electrolitică, termorezistenţele tehnice se utilizează în domeniul -50C…+180C, întrucât peste +180C apare fenomenul de oxidare, producând alterarea ireversibilă a proprietăţilor de reproductibilitate.

Nichelul are o bună sensibilitate şi liniaritate, dar termorezistenţele tehnice se utilizează în domeniul -60C…+180C datorită apariţiei fenomenului de oxidare la temperaturi ridicate.

Wolframul prezintă o bună liniaritate şi o rezistenţă, astfel că se confecţionează termorezistenţe din fire de diametru mic (10…15μm), utilizate pe domeniul 0C…+600C; wolframul este folosit cu predilecţie fără teacă de protecţie, în medii gazoase cu viteze mari de curgere, sub formă de elemente sensibile cu fire calde.

În mod uzual pe acelaşi suport izolant se realizează unu sau două elemente sensibile; pentru protecţia la agresivitatea mediului de lucru, tecile de protecţie pentru termorezistenţe se confecţionează din:

-cupru (indicate pentru măsurarea temperaturilor joase),

-oţel de construcţie OLT 45 (recomandate pentru temperaturi pozitive în medii neutre),

-oţel inoxidabil (indicate la temperaturi pozitive în medii oxidante sau reducătoare).

În funcţie de forma şi dimensiunile tecii de protecţie, ca şi de restricţiile mediului în care se face măsurarea, se poate face o clasificare a termorezistenţelor în:

-termorezistenţe subminiatură,

-termorezistenţe miniatură,

-termorezistenţe rapide,

-termorezistenţe normale,

-termorezistenţe cu cot,

-termorezistenţe pentru presiuni înalte,

-termorezistenţe multiteacă,

-termorezistenţe pentru suprafeţe plane.

6.TERMOREZISTENTE

• Principiul de functionare al termorezistenelor se bazeaza pe proprietatea unui conductor de a-si modifica rezistenta electrica odata cu schimbarea temperaturii.

• Constructia instalatiei în care se monteaza termorezistentele trebuie sa asigure spatiul necesar pentru montare, accesibilitate la cutia de borne, pentru asigurarea unor intervenii rapide în exploatare în caz de necesitate.

• Principalele metode de amplasare a termorezistenelor în instalatiile beneficiarului sunt date de dispozitivele de fixare pe care le au acestea:

- fara dispozitiv de fixare;

- flansa mobila;

- flansa fixa;

- niplu sudat;

- manon tip baioneta, etc.

Montarea se executa astfel încât imersia termorezistenei în mediul de masura sa fie cât mai mare, transferul termic putându-se efectua în conditii bune.

Montarea termorezistentei se poate efectua direct în mediul de masura sau printr-o teaca suplimentara de protectie.

Utilizare:Termorezistentele se utilizeaza in general la masurarea, cu precizie ridicata, a temperaturii in buclele de automatizare, din cadrul proceselor tehnologice.

Descriere - caracteristici constructive

Termorezistentele au urmatoarea constructie:

-element sensibil : Pt100 W, simplu sau dublu

-teaca de protectie

-cutie de borne (conexiuni)

-dispozitiv de fixare

-lungimea nominala Ln: 250 ... 2000 mm

-lungimea de imersie Li: variabila

-domeniul de temperatura: -200 ... +500°C Termorezistentele se executa conform STAS 8420 - 86 si a standardului de firma.

Variante constructive

Termorezistente Multicalc

Utilizare: -Termorezistentele se utilizeaza la masurarea temperaturii in buclele de contorizare dotate cu calculator MULTICALC.

Descriere - caracteristici constructive

Termorezistentele MULTICALC au urmatoarea constructie:

-termorezistenta propriu-zisa

-teaca suplimentara

-dispozitiv de fixare

-etichete

-lungimea de imersie (Li): 60, 220 mm

-diametru conducta:Dn 15, 300mm

-dispozitiv de fixare: Niplu sudat G 1/4 si stut

-elementul sensibil: Pt100 W

-lungimea cablului (Lc): 1,45m

-domeniul temperaturii de lucru: 0,150°C

Pentru diametre de conducta cuprinse intre Dn 15 si Dn 32, termorezistentele se livreaza fara teaca suplimentara.

Tipuri de termorezistente

6.1. TERMOREZISTENTA DIN PLATINA

Deplasarea electronilor de conductie din metal este ingreunata de vibratiile atomilor in nodurile retelei cristaline. Fiindca amplitudinea vibratiilor este dependenta de temperatura si rezistivitatea electrica a metalelor este. Cunoscand dependenta de temperatura a rezistivitatii electrice a metalului, putem construi un senzor de temperatura bazat pe acest fenomen.

Platina se utilizeaza la construirea termorezistentelor fiindca se prelucreaza relativ usor si este stabila din punct de vedere chimic si fizic pe o gama larga de temperaturi in diverse medii.

Comportarea rezistentei electrice a platinei in functie de temperatura este descrisa de ecuatia empirica Callendar-Van Dusen :

R/R0 = 1+ [t – (t/100 –1) (t/100) – (t/100 –1) (t/100)3]

R = rezistenta electrica la temperatura "t" ;

Ro = rezistenta electrica la 0 oC ;

= 0 pentru t 0 oC ; ? 0 la t < 0 oC;

= panta medie a curbei rezistenta/temperatura in intervalul 0 100 oC, fiind un indicator bun al puritatii platinei si al starii de tratament termic; = (R100 – R0)/(100 R0)

= departarea de la liniaritate in intervalul 0 100 oC a curbei rezistenta/temperatura, depinzand de dilatarea termica a materialului si de densitatea de stari electronice langa nivelul Fermi.

Termorezistentele sunt facute din platina cu puritate conform standardelor IEC/DIN, in care platina este usor impurificata cu un metal din grupa platinei, sau din platina cu puritate de referinta 99,99%. La 0oC ambele termorezistente au 100 , dar la 100 oC platina de puritate IEC/DIN va arata 138,5 , iar cea cu puritate de referinta 139,26 .

Puritate IEC/DIN = 3,850 103 / /oC

Puritate de referinta = 3,926 103 / /oC

Ecuatia Callendar-Van Dusen poate fi aproximata cu relatia mai simpla:

R=R0 (1+A t+B t2 ) t > 0oC

R=R0 [1+A t+B t2 +C (t 100) t3] t 0oC

unde: A= (1+ /100) oC1 B = 104 oC2 .

7.TERMOCUPLU

Termocuplu din punct de vedere fizic reprezinta nici mai mult nici mai putin decat materiale care puse impreuna manifesta efect Seebeck.Intr-un fir metalic ale carui capete se afla la temperaturi diferite TA>TB apare o diferenta de potential UAB cauzata de faptul ca electronii de conductie din capatul cu temperatura mai mare au o energie cinetica mai mare si vor difuza catre capatul mai rece. In acest fel capatul cald se va incarca pozitiv iar capatul rece al firului se va incarca negativ. Tensiunea termoelectromotoare (t.t.e.m.) care apare UAB este direct proportionala cu diferenta de temperatura dintre capetele firului: UAB = VA – VB = S*( TA – TB ) unde S este coeficientul Seebeck, o proprietate a materialului din care este facut firul. In cazul practic in care am dori sa masuram aceasta diferenta de potential, daca pentru conexiunea cu aparatul de masura(foarte sensibil) vom folosi fire din acelasi material vom costata ca tensiune indicate va fi 0.Cauza este aceea aceea ca din tensiunea initiala UAB se scade tensiunea termoelectrica a firelor de legatura, in cazul de fata identica cu tensiunea initiala. Este ca si cum am lega doua baterii identice cu bornele "+" impreuna si bornele "-" impreuna, oriunde intrerupem circuitul si masuram tensiunea, aceasta va fi zero. Situatia se schimba daca intre punctele A si B avem un fir de nichel, iar de la punctele A si B plecam catre instrumentul de masura cu un fir din cupru, atunci voltmetrul va indica o diferenta de potential. In acest caz fiind vorba de metale diferite, cu coeficienti Seebeck diferiti, diferenta de

potential masurata va fi: U = UAB(Ni) – UAB(Cu) = SNi•(TA – TB) – SCu•(TA – TB) = = (SNi – SCu)•(TA – TB) De regula se dau in tabele coeficientii Seebeck relativi, masurati pentru materialul respectiv fata de un material de referinta (de cele mai multe ori platina). Coeficientul Seebeck al unui material nu ramane constant in functie de temperatura. Doua materiale poat fi folosite impreuna intr-un termocuplu doar daca coeficientul Seebeck al cuplului este relativ constant pe domeniul de temperaturi in care se lucreaza. In mod practic ,termocuplul se compune din doua fire din metale diferite, numite termoelectrozi, sudate la un capat 1. Capatul sudat se numeste sudura calda, iar celelalte capete 2 si 3, numite capete libere ale termocuplului, se leaga prin conductoarele de legatura c la aparatul electric pentru masurarea fortei termoelectromotoare. Legaturile dintre capetele libere si conductoarele de legatura constituie sudura rece. Temperatura sudurilor reci trebuie mentinuta la o valoare constanta. Deoarece termoelectrozii au o lungime maxima de 200 cm, din care 2/3 intra in cuptorul in care se masoara temperatura, sudura rece se va gasi totdeauna in apropierea cuptorului. Acesta fiind la temperatura ridicata, degaja caldura si creeaza in jurul lui o temperatura mai ridicata decat a camerei si variabila in timp. Din acest motiv, cat si pentru ca este incomod sa se realizeze sudura rece in imediata apropiere a cuptorului, s-a cautat sa se deplaseze sudura rece in alta parte, unde se poate mentine o temperatura constanta. Rezolvarea problemei in mod brutal(precizia are mult de suferit) ar fi presupus prelungirea termoelectrozilor cu alte conductoare de aceeasi natura, in general chiar din acelasi material. In felul acesta la contactul dintre conductoarele de prelungire si firele termocuplului nu se formeaza un termocuplu, deci nu ia nastere forta termoelectromotoare. Aceste fire se numesc cabluri de compensare si sunt complet separate de termocuplu, legatura executandu-se numai la montarea termocuplului. Cablul de compensare are rolul de a muta sudura rece din apropierea cuptorului intr-un loc cu temperatura constanta. Sudura rece se va forma acum la legatura dintre cablul de compensare si cablul de legatura. O rezolvare eleganta a problemei de compensare se poate face folosind inca un termocuplu de acelasi fel conectat in serie cu primul ca in figura de mai jos Despre modul in care s-a dimensionat acest circuit ne vom referi in partea in care am descris circuitul de conditionare. Termocuplul platina-platina rhodiu masoara temperaturi intre 0 si 1600 oC. Se mai obisnuieste formarea termocuplului platina cu platina-iridiu (10% Ir). Platina trebuie ferita insa de carbon, hidrogen si vapori de metale, care au efecte daunatoare asupra ei. In mod special trebuie evitata utilizarea platinei in atmosfera oxidanta sau reducatoare in care se gasesc oxizi metalici Avand clarificate aceste probleme vom incheia acest prim capitol cu precizarea ca vom avea nevoie pentru realizarea acestei teme de 16 termocupluri tip B cu electrodul pozitiv 70% Pt+ 30% Rh si electrodul negativ 94% Pt +6%Rh cu sensibilitatea medie de circa 7ľV/ oC.

Un termocuplu industrial se compune din 2 termoelectrozi, teaca de protectie, cutie de conexiuni si placa de borne:

8.TERMISTOARE

Termistorul este un rezistor a carui rezistenta depinde puternic de temperatura, prezentand o caracteristica U-I neliniara. Micsorarea sau cresterea rezistentei este in stransa corelatie cu tipul termistorului, care poate fi:

NTC – cu coeficientul de temperatura negativ

PTC – cu coeficientul de temperatura pozitiv.

Determinarea caracteristicilor termice ale termistoarelor:

θ i= θa+kU, unde θi – temperatura incintei in grade Celsius

θa – temperatura ambianta (grade Celsius)

k = 26 °C/mV constanta termocuplului

U – tensiunea generata de termocuplu

θ a=25 gr.C

Ua

[V]U

[mV]θ i

[gr.C]Rezistenta NTC1 [Ω]

Rezistenta NTC2 [Ω]

Rezistenta PTC1 [Ω]

Rezistenta PTC2 [Ω]

R1[Ω]

R2[Ω]

0 0 25 8 80 8.2 4.4 17 565 0 25 8 78 8.2 4.6 17 5610 0.2 30.2 6 70 8.2 4.6 16 5615 0.7 43.2 4.5 55 8.5 4.8 17 5620 1.5 64 3.8 40 11 6.2 17 5625 2.7 95.2 2.2 28 20 12 17 56

Graficul variatiei rezistentei in functie de temperatura

Pntru un NTC: se calculeaza A si B, cu θ1= θa, θ2=90 gr.C

Pentru un PTC se calculeaza constantele A,B,C,. Pentru B si C se aleg 2 temperaturi pentru care rezistenta este mare, neglijandu-se A. Parametrul A se calculeaza alegand o temperatura pentru care rezistenta este mica, utilizand B si C calculate anterior.

Se compara variatiile cu temperatura ale rezistoarelor R1 si R2 intre ele si cu cele ale termistoarelor

Pentru cele 2 PTC, se indica temperatura de basculare θB

Ridicarea caracteristicii U(I) pentru termistoarele NTC:

I [mA] 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

U [V] 0 0.5 1.07 1.67 2.2 2.7 3.2 3.45 3.75 3.8 3.9

Se ridica graficul U(I) pentru termistorul NTC. Se precizeaza valoarea maximului de tensiune Um.

9.MASURAREA ENERGIEI TERMICE

Căldura apare ca urmare a arderii combustibililor, frecării dintre două corpuri, reacţiileor chimice exoterme, reacţiilor nucleare şi trecerii curentului electric printr-un conductor.

Agentul termic este substanţa lichidă sau gazoasă prin care se realizează transportul şi transferul de energie.

Unităţi de măsură:

Mecanisme de transmitere a energiei termice

Prin convectie – transferul de căldură se realizează de la un loc la altul printr-o mişcare reală a suprafeţei calde (încălzirea cu aer cald, cu apă caldă, curgerea sângelui prin corp).

Prin conducţie – fenomenul de trecere a căldurii printr-un corp, de la particulele cu temperatură înaltă la particulele cu temperatură mai joasă.

Prin radiaţie – se realizează fără contact între corpuri (radiaţiile luminoase ce pătrund într-o seră se transformă în căldură).

Mijloace pentru măsurarea energiei termice

Calorimetrele sunt mijloace utilizate la măsurarea energiei termice. Ele pot fi:

Integratoare

Înregistratoare

BIBLIOGRAFIE

Al. Iulian Stan Aparate, echipamente şi instalaţii de electronică industrial Editura Didactică şi Pedagogică R.A.Bucureşti 1992

Carmen Golovanov, C. Cepişcă, S. Grigorescu, C. Vlaicu, M. Albu, M. Leucuţia, Măsurarea mărimilor electrice, Editura SECOREX , Bucureşti, 1997.

Carmen Golovanov, C. Vlaicu, S. Grigorescu, M. Albu, M. Stanciu, V. Petre, D. Urmă, C. Sărăcin, Măsurări electrice şi sisteme de măsurare, Editura Universităţii Politehnica , Bucureşti, 2004.

C.Cepişcă, Carmen Golovanov, ş. a, Măsurări electrice, Editura PRINTECH , Bucureşti, 2004.

C. Cepişcă, H.Andrei, I. Lungu, Bănică, C., Măsurări în energetică. Editura ICPE, Bucureşti, 2000.

Codul de măsurare, ANRE 2000

Măsurări electrice si electronice / Costin Cepişca. - Bucureşti : ICPE, 1997

Iliescu, C.. Masurari electrice si electronice. Editura Didactica si Pedagogica, Bucuresti, 1984.

Documents

Masurarea Marimilor Termice