|
Термометрларга солинадиган суюқликларнинг қўлланиш чегаралари
|
| bet | 2/5 | | Sana | 03.12.2023 | | Hajmi | 1,37 Mb. | | #110320 |
Bog'liq HАRORАT VА UNI OʼLChАShDАGI АSOSIY TUShUNChАLАRТермометрларга солинадиган суюқликларнинг қўлланиш чегаралари
Суюқлик
|
Қўлланиш чегаралари, 0С да
|
Пастки
|
Юқори
|
Симоб
|
-35
|
750
|
Толуол
|
-90
|
200
|
Этил спирти (этанол)
|
-80
|
70
|
Керосин
|
-60
|
200
|
Петролей эфир
|
-120
|
25
|
Пентан
|
-200
|
20
|
Suyuqlikli termometrlar orasida eng ko'p tarqalgan simobli termometrlardir. Simob kengayish koeffitsientining kichikligi termometriya nuqtai nazaridan uning kamchiligi hisoblanadi. Suyuqlikning issiqlikdan kengayishi hajmiy kengayish koeffitsienti bilan xarakterlanadi. Bu koeffitsient quyidagi tenglama orqali aniqlanadi:
bu erda, vt1 va vt2 — suyuqlikning t1 va t2 haroratlardagi hajmi; v0 — shu suyuqlikning 0°S dagi xajmi
O'lchashning maqsadi va chegarasiga qarab termometrlar kengayish koeffitsienti kichik bo'lgan turli markali shishalardan tayorlanadi. Texnikada qo'llanadigan suyuqlikli shisha termometrlar quyidagi xillarga bo'linadi:
1. Ko'rsatishlariga tuzatish kiritilmaydigan termometrlar (keng miqyosda qo'llaniladigan termometrlar): a) simobli termometrlar (—35 dan +750°S gacha); b) organik suyuqlikli termometrlar (—200 dan + 200°S gacha).
2. Ko'rsatishlariga tuzatish kiritiladigan termometrlar: a) aniqlik darajasi yuqori simobli termometrlar (—35 dan + 600°S gacha); b) aniq o'lchovlarga mo'ljallangan simobli termometrlar (0 dan +500°S gacha); v) organik suyuqlikli termometrlar (—80 dan +100°Sgacha).
Tuzilishlarining xilma-xilligiga qaramay barcha suyuqlikli termometrlar ikki asosiy turning biriga: tayoqcha shaklidagi yoki shkalasi ichiga o'rnatilgan termometrlar turiga tegishli bo'ladi. Tayoqcha shaklidagi termometr qalin devorli, tashqi diametri 6...8 mm gacha qilib tayyorlangan kapillyar naychadan iborat. Naychaning pastki qismi suyuqlik saqlanadigan rezervuar hosil qiladi. Ularning shkalasi bevosita kapillyarning sirtida darajalanadi.
Shkalasi ichiga o'rnatilgan termometrlarda kapillyar naychasi ingichka devorli bo'lib, rezervuari kengaytirilgan. Shkala darajalari yassi shisha plastinkada joylashgan va kapillyar bilan birgalikda rezervuarga yopishgan shisha qobiq ichiga olingan. Hozirgi vaqtda shkalasi ichiga o'rnatilgan yoki burchakli (termometrning pastki qismi 90°, 120°, 135° li burchak hosil qiladi) texnik termometrlar tayyorlanadi. Yuqori darajali termometrlarda kapillyarlardagi suyuklik ustidagi bo'shliq inert gaz bilan to'ldiriladi. Haroratning maъlum darajada saqlanishini avtomatik ravishda taъminlash va uning maъlum qiymatini signalizatsiya kilish uchun kontaktli termometrlar qo'llaniladi. Bunday termometrlar ikki yoki undan ko'proq kontaktli bo'lib yuqoridagi kontakt o'rni o'zgaruvchan bo'ladi. Haroratni suyuqlikli shisha termometr bilan o'lchash aniqligidagi xatoliklar bir qator faktorlarga bog'liq: tekshirilmagan shkala bo'linmalari uchun kiritiladigan tuzatish qiymatining noaniqligi; nol` nuqtasining o'zgarishi; termometrning o'lchanayotgan muhitga kirish chuqurligining har xilligi; tashqi bosimning o'zgarishi; termometr inertsiyasining va rezervuar bilan atrof-muhit issikligining muvozanati.
Xatoliklarga sabab bo'ladigan keltirilgan omillardan eng ahamiyatlisi nol` nuqtasining o'zgarishi hamda termometrning o'lchanayotgan muhitga kirish chuqurligining har xilligidir.
Agar termometrni ishlatilish sharoitlariga ko'ra o'lchanayotgan muxitga to'liq kiritib bo'lmasa, unda uning rezervuari va suyuqlik ustuni turli haroratda bo'ladi. O'lchanayotgan muhitdan chiqib turgan ustunga tuzatma quyidagi tenglama bo'yicha kiritiladi:
bu erda, n — chiqib turgan ustundagi darajalar (graduslar) soni; βt1 , t2 — shishadagi suyuqlikning kengayish koeffitsienti (simob uchun 0,00016, spirt uchun 0,001), 1/°S; t2 — termometr ko'rsatayotgan harorat, °S;t1 — muhitdan chiqib turgan ustunning o'rtacha harorati.
Agar chiqib turgan ustun harorati o'lchanayotgan muhit haroratidan kam bo'lsa, unda ∆t tuzatma ishorasi musbat, ortiq bo'lsa, manfiy bo'ladi. Chiqib turgan ustun hisobiga paydo bo'ladigan xatolik ancha katta bo'lishi mumkin va shuning uchun, uni eъtiborga olmaslikning iloji yo'q.
Vazifasi va qo'llanish sohasiga ko'ra suyuqlikli termometrlar odatda laboratoriya termometrlari, umumsanoat va maxsus vazifalarni bajaruvchi texnik termometrlar, qishloq xo'jalik uchun mo'ljallangan termometrlar, metrologik, maishiy termometrlarga bo'linadi.
Suyuqlikli shisha termometrlarning kamchiligiga shkala bo'yicha hisoblash noqulayligi, ko'rsatishlarni kayd qilib, ularni masofaga uzatib bo'lmasligi, issiklik inertsiyasining kattaligi (ko'rsatishlarning kechikishi) va asboblarning mexanik nuqtai nazardan mustahkam emasligi kiradi.
Dilatometr va bimetalli termometrlarning ishlash printsipi harorat o'zgarnshida qattiq jism chizikli o'lchamining o'zgarishiga asoslangan. Harorat o'zgarishiga bog'liq bo'lgan kattiq jism chiziqli o'lchamining o'zgarishi tenglama orqali quyidagicha ifodalanadi:
(2.9)
bu erda, lt - t haroratda qattiq jismniig uzunligi; l0 — shu jismning 0°S dagi uzunligi; βr — o'rtacha chiziqli kengayish koeffitsiengi (00S dan t °S gacha bo'lgan haroratlar oralig'ida).
Dilatometrik termometr, odatda, issiqlikdan kengayish koeffitsienti katta bo'lgan metall naycha (aktiv element) va issiqlikdan kengayish koeffitskenti juda kichik bo'lgan naycha ichida joylashgan sterjendan iborat.
Dilatometrik termometrlarning aktiv elementi (naychasi) ning asosi materiallari jez L62 (β·r = 18,3 ÷ 23,6·10-6. 0S-1) yoki nikellangan po'lat XN60V, 10X17N13M2T (β·r=20·
·10-6 0S-1) bo'ladi. Passiv element sifatida, odatda, invar kotishmasi (βnr == 0,9·10-6 0S-1) qo'llanadi. Harorat ortganda aktiv element (naycha) sterjenga nnsbatan ancha ko'prok uzayadi. Sterjenning siljishi (cho'zilishi) haroratning o'zgarishiga to'g'ri mutanosiblikda bo'ladi va naychaning boshlang'ich uzunligi bilan aniqlanadi.
Dilatometrik termometrlar suyuqliklar haroratini o'lchashda xamda haroratni maъlum darajada avtomatik ravishda saqlash uchun va signalizatsiyada qo'llaniladi. Dilatometrik termometrlar 1,5 va 2,5 aniqlik sinflarida chiqariladi, ularning yuqorigi o'lchash chegarasi 500°S gacha.
Afzalliklari: ishonchli, oddiy va arzon.
Kamchiliklari: asbob o'lchamlari katta, harorat bir nuqtada emas, balki hajmda o'lchanadi, issiklik inertsiyasi katta.
Bimetall termometrlarning sezgir elementi kavsharlangan ikkita plastinkadan tayyorlangan prujinadan iborat. Bu plastinka issiqlikdan kengayish harorat koeffitsienti turlicha bo'lgan metallardan tayyorlanadi. Harorat o'zgarganda plastinkalar og'adi. Kavsharlangan plastinkalar bir-biriga nisbatan siljiy olmaganligi sababli prujina issiqlikdan kengayish harorat koeffiiienti kam bo'lgan plastinka tomonga og'adi. Plastinkalar uzayishining harorat koeffitsienti farqi qancha katta bo'lsa, prujinaning harorat o'zgarishidagi og'ishi shuncha ko'p bo'ladi. Bimetall termometrlar bilan haroratni o'lchash chegarasi —150°S dan +700°S gacha, xatosi 1...1,5%. Bu turdagi termometrlar haroratni maъlum darajada avtomatik ravishda rostlash va signalizatsiya uchun qo'llaniladi.
MANOMETRIK TERMOMETRLAR
Manometrik termometrlar texnik asbob bo'lib, termotizimning ish moddasi jixatidan gazli, suyuqli va kondensatsion (bug'-suyuqllkli) termometrlarga bo'linadi. Bu asboblar suyuq va gazsimon muhitlarning —150 dan + 1000°S gacha bo'lgan haroratini o'lchash uchun qo'llaniladi. Manometrik termometrlar ko'rsatuvchi va o'ziyozar qilib ishlanadi. Uziyozar termometrlar doiraviy yoki lentasimon diagramma qog'ozi bilan taъminlanadi. Diagramma qog'ozini sinxron dvigatel`, baъzi turlarida esa soat mexanizmi siljitadi.
Manometrik termometrlar kimyo sanoatida keng qo'llaniladi, Ular portlash xavfi bor joylarda ishlatilishi mumkin. Bu holda diagramma qog'ozi soat mexanizmi bilan yuritiladi. Manometrik termometrlarning sxemasi 2.1-rasmda ko'rsatilgan. Asbob termoballon 1, kapillyar naycha 2 va manometrik qism 3—9 dan iborat. Manometrik prujina 3 ning bir uchi tutqich 4 ga kavsharlangan. U kanal orkali prujinaning ichki bo'shlig'ini termoballon bilan ulaydi. Prujinaning ikkinchi bo'sh uchi germetiklangan va tortqich 5 yordamida sektor 6 bilan bog'langan. Bu sektor o'z navbatida tribka 7 bilan tishli ilashish vositasida ulangan. Tribka 7 ning o'qiga strelka 8 o'rnatilgan. Uzatish mexanizmdagi oraliqni to'ldirish uchun spiral` tola 9 o'rnatilgan, uning ichki o'ramining uchi tribka o'qiga ulangan.
Asbobning termoballon, kapillyar va manometrik prujinasi ish moddasi, asosan, gaz (gazli termometrlarda) va suyuqlik
(suyuqlikli termometrlarda) bilan boshlang'ich bosimda to'ldiriladi.
Termoballon isishi bilan ish moddasining germetiklangan termotizimdagi bosimi oshadi, buning natijasida prujina yoyila boshlaydi va uning bo'sh uchi siljiydi. Prujina bo'sh uchining siljishi uzatish mexanizmi orqali (tortqich, sektor va tribka) ko'rsatkichning holati bo'yicha hisobga olinadi. Termoballon, odatda, zanglamas po'latdan ishlanadi, kapillyar esa jezdan yoki po'latdan ishlanib, uning tashqi diametri 2,5 mm, ichki diametri esa 0,35 mm ga teng bo'ladi. Asbob vazifasiga ko'ra kapillyar naychaning uzunligi turlicha (0,6 m dan 60 m gacha) bo'ladi. Manometrik termometrlarda bir chulg'amli, ko'p chulg'amli (chulg'amlar soni 6 dan 9 gacha) va spiralli manometrik prujinalar ishlatiladi.
Gazli manometrik termometrlarning ishlash printsipi germetik berkitilgan termotizimdagi inert gaz bosimining haroratga bog'liqligiga asoslangan. Gazli termometrlardagi boshlang'ich bosim haroratni o'lchash chegaralariga bog'liq bo'lib, odatda 0,98...4,9 MN/m2 (10...50 kgk/sm2) ni tashkil qiladi. Bu termometrlar — 150°S dan +1000°S gacha haroratlarni o'lchash imkonini beradi. Gazli termometrlarning ish moddasi sifatida azot ishlatiladi.
Gazli, termometrlarning ishi ideal gaz bosimi va harorati orasida to'g'ri chiziqli munosabat o'rnatuvchi Sharl` qonuniga asoslangan:
(2.10)
bu erda, R0 va Rt — gazning 0 va t haroratlardagi bosimi; β —gaz kengayishining termik koeffitsienti; t0 va t — °S da berilgan boshlang'ich va oxirgi haroratlar.
Termometr shkalasi tekis, bu esa uning afzalligi hisoblanadi.
Haroratlar farqi tufayli bosimning o'zgarishi quyidagi ifodadan aniqlanadi:
(2.11)
Gaz bilan to'ldirilgan termometr tizimidagi boshlang'ich bosim:
(2.12)
Termometr tizimidagi boshlang'ich bosim katta bo'lgani uchun atmosfera bosimining asbob ko'rsatishiga bo'lgan taъsiri juda kam, shuning uchun, uni amalda hisobga olmasa ham bo'ladi.
Atrof muhit haroratining +20°S dan chetga chiqishi o'lchashda xatolik paydo bo'lishiga sabab bo'ladi. Bu xatolikni kuyidagi tenglamadan hisoblab chiqish mumkin:
(2.13)
bu erda, vm — manomstrik prujinaning hajmi; vb — termoballonning hajmi; tm — manometr atrofidagi °S da berilgan harorat; t0 — asbob darajalangan vaqtdagi harorat (20°S)
Kapillyar naycha isishidan kelib chikqan xatolik:
(2.14)
bu erda, vk — kapillyar naychannng hajmi; tk — kapillyar atrofidagi °S da berilgan harorat.
Termoballon hajmi termometr germetik (yopiq) tizimi hajmining 90% ini tashkil etadi. Termoballon, kapillyar va prujinalarning nisbiy hajmlari to'g'ri tanlangan tarzda kapillyarlari 40 m uzunlikdagi termometrlar haroratni kompensatsiyasiz etarli darajada aniq o'lchay oladi. Kapillyar juda ham uzun bo'lsa, tsrmoballonning kerakli hajmi haddan tashqari kattalashadi, natijada asbobning issiqlik inertsiyasi oshib ketadi. Hamma hollarda, ayniqsa, ishlatish vaqtida manometrik prujina va kapillyar naychani atrofidagi qizigan buyumlar taъsiridan ehtiyot qilish zarur. Baъzan harorat o'zgarishidan kelib chiqadigan xatolikni kompensatsiya qilish uchun manometrik prujinaning uzatuvchi mexanizmi ichiga o'rnatilgan bimetall spiral` ko'rinishidagi kompensatsion qurlmadan foydalanadi. Bimetall spiral` monometrik prujina haroratini o'lchashda asosiy prujinaga nisbatan teskari yo'nalishda harakat qiladi.
Atrof-muhit havo haroratini o'zgarishi kapillyarda va manometrik prujinada ish-moddasining kengayishga taъsir qiladi. Bu hol termotizim bosimini va termometrning ko'rsatishini xam o'zgartiradi. Bu taъsirni kamaytirish uchun prujina va kapillyar ichki hajmining termoballon hajmiga nisbatini kamaytirishga harakat qilinadi. Buning uchun termoballon uzunligi yoki uning diametri orttiriladi. Gazli manometrik termometr termoballonining uzunligi 500 mm dan ortmasligi lozim, termoballon diametri ushbu: 5, 8, 10, 12, 16, 20, 25 va 30 mm qatordan tanlanadi. Kapillyar uzunligi 0,6 dan to 60 m gacha bo'lishi mumkin.
Maxsus tayyorlangan gazli manometrik termometrlar 0°S dan past haroratlarni o'lchash uchun ham qo'llaniladi.
Masalan, vodorod gazli termometr —2500S gacha, geliylisi esa —267°S gacha haroratlarda ishlatilishi mumkin.
Gazli manometrik termometrlarning o'ziga xos kamchiliklaridan biri, ularning issiqlik inertsiyasining kattaligidir. Buning sababi termoballon devorlari bilan uni to'ldirgan gaz o'rtasidagi issiklik almashish koeffitsientining kichikligi va gazning issiqlik o'tkazish qobiliyatinint kamligidir.
Suyuqlikli manometrik termometrlar tizimi boshlang'ich bosim ostida suyuklik bilan to'ldiriladi. Buning uchun simob, ksilol, propil alkogol`, metaksilol va hokazolar ishlatiladi. Suyuklikli termometrlar uchun bog'lovchi kapillyarlar uzunligi 0,6 m dan 10 metrgacha bo'ladi. Bu termometrlar — 150°S dan 600°S gacha bo'lgan haroratlarni o'lchashga imkon beradi.
Termoballon harorati t0 dan t gacha orttirilganda undagi suyuklik kengayadi, ortikcha hajm kapillyarga va monometrik prujinaga taъsir etadi. Broq, termoballon va kapillyar qattiqligi monometrik prujinanikidan anchagina ko'p, shuning uchun, tizim hajmining orttirilishi monometrik prujina hajmining o'zgarishi hisobidan bo'ladi. Monometrik prujinaning deformatsiyalanishi natijasida uning erkin uchi siljiydi.
Suyuqlik uchun harorat taъsirida o'zgargan bosimni quyidagi tenglama orqali topish mumkin:
(2.15)
bu erda, ∆R — berilgan bosimning o'zgarishi, N/m2; β — berilgan suyuklikning xajmiy kengayish koeffitsienti, ; ∆t - haroratning o'zgarishi, °S; μ – berilgan suyuqlik xajmining kamayish koeffitsienti, m2/N.
Termoballondan siqib chiqariladigan ortikcha suyuqlik hajmi quyidagi tenglama yordamida hisoblanishi mumkin:
(2.16)
bu erda, V0 — t0 haroratda termoballondagi suyuqlik xajmi; a — termoballon materiali chizikli kengayishining temperatura koeffitsienti; β — suyuklik hajmiy kengayishining temperatura koeffitsienti.
(2.16) tenglamadan ko'rinadiki, qizdirishda suyuqlik hajmining o'zgarishi haroratning chiziqli funktsiyasidan iborat ekan. Shuning uchun, suyuqlikli termometrlarning shkalasi gazli termometrniki kabi tekis bo'ladi.
Termometrdagi suyuqlik qaynab ketmasligi uchun undagi boshlang'ich bosim 1,47...4,96 mN/m2 (15...50 kg/sm2) gacha bo'lishi mumkin.
Taъkidlab aytamizki atrof - muhit haroratining o'zgarishidan kelib chiqadigan xatolik suyuqlikli termometrlarda gazli termometrlarga qaraganda katta. Bu xatoliklar gazli termometrlar uchun hisoblanadigan tenglamalar bo'yicha hisoblanaveradi. Kapillyar haroratining o'zgarishida ayniqsa katta xatoliklar yuzaga keladi. Shuning uchun, kapillyarning uzunligi katta bo'lganda kompensatsion qurilmadan foydalanish zarur.
Suyuqlikli termometrlarda termoballonning manometrga nisbatan balandligi bo'yicha turlicha joylashishidan kelib chiqadigan xatolikni ham eъtiborga olish lozim. Bu xatolikni, asbobni o'rnatgandan keyin, nolni to'g'rilash hisobiga kompensatsiya qilish mumkin.
Manometrik kondensatsion (bug'- suyuqlikli) termometrlar — 50 °S dan + 300°S gacha haroratlarni o'lchaydi. Kondensat sifatida freon (SNG'2Sl—25°S . . . + 80°S gacha); propilen (S3N6 — 500S . . . +60°S gacha); metil xlorid (SN3Sl, 0 ... 125°S gacha); atseton (S3N6O 100°S . . . 200°S gacha); etil benzol (S8N10 — 160°S . . . 300°S gacha) va hakazolar ishlatiladi.
Bu termometrlarning termoballonlari hajmining 2/3 qismi past haroratda qaynaydigan suyuqlik bilan to'ldiriladi. Termometrlarning berk tizimida doim bug'lanish va kondensatsnyalanishning dinamik muvozanati mavjud. Harorat ko'tarilishi bilan birga bug'lanish kuchayib, bug'ning elastikligi o'sadi, shuning uchun, kondensatsiyalanish jarayoni kuchayadi. Buning natijasida to'yingan bug' maъlum haroratda mos muayyan bosimga erishadi. Bug' bosimi harorat o'zgarishi bilan o'zgarib, kapillyarni to'ldirgan muxit orqali manometrik prujinaga o'tadi.
To'yingan bug' bosimining o'zgarishi harorat o'zgarishiga mutanosib emas, shuning uchun, kondensatsion termometrning shkalasi notekis bo'ladi.
Kapillyar va monometrik prujina haroratining o'zgarishi kondensatsion termometr tizimida bosim qiymatiga taъsir etmaydi; bunday tur termometrlarda kapillyar uzunligi asosan kapillyardagi suyuqlik ishqalanishi bilan chegaralanadi. Kondensatsion termometrlar boshqa turdagi termometrlarga qaraganda ancha sezgirdir. Bu to'yingan gaz bosimi harorat ko'tarilishi natijasida juda tez ortishi bilan tushuntiriladi.
Tuzilishi bo'yicha kondensatsion termometrlar yuqorida ko'rilganlarga o'xshash, ammo termoballon o'lchamlari kichik (diametri 10...12 mm, uzunligi 80...125 mm).
Termometr tizimidagi bosim o'lchanayotgan haroratning yukorigi chegarasida 3,5 MN/m2 dan oshmaydi, pastki chegarasida esa bir necha yuz KN/m2 ni tashkil etadi. Shuning uchun, ularning ko'rsatishiga, ayniqsa uncha yuqori bo'lmagan haroratlarda, barometrik bosimning o'zgarishi taъsir etadi.
Manometrik termometrlar barcha turlarning ko'rsatishlari ish moddasining fizik xolatlariga va ularning issiqlik-fizik xossalariga bog'liq bo'lib, katta kechikishlarga ega. Gazli termometrlar eng ko'p, bug'-suyuqlikli termometrlar esa eng kam kechikishga ega (gaz bilan to'ldirilganlariga nisbatan 2,5 marta kam.
Ikkilamchi asboblar bilan ishlash uchun ko'rsatishni masofadan uzatadigan elektr va pnevmatik manometrik termometrlar tayyorlanadi. Bu asboblarda harorat unifikatsiyalangan elektr yoki pnevmatik signalga o'zgartiriladi.
Manometrik termometrlar tuzilishi soddaligi va avtomatik yozishi bilan ajralib turadi. Uning yana bir afzalliklaridan biri, undan yong'in va portlash xavfi bor bo'lgan muhitda foydalanish mumkinligidadir. Uning kamchiliklariga tizimning germetikligi buzilganda tuzatish qiyinligi va ko'p hollarda termoballon .o'lchamlarining kattaligi kiradi.
Gazli va suyuklikli manometrik termometrlarning aniqlik sinfi 1; 1,5 va 2,5; kondensatsion termometrlarniki 1,5; 2,5 va 4.
2.4-§. TERMOELEKTR TERMOMETRLAR
Haroratni o'lchashning termoelektr termometr (termojuft) usuli termo EYuK ning haroratga bog'liqligiga asoslangan. Bu asbob — 200°S dan + 2500°S gacha bo'lgan haroratlarni o'lchashda texnikaning turli sohalari va ilmiy-tekshirish ishlarida keng qo'llanadi. Termoelektr termometrlar yordamida haroratni o'lchash 1821 yilda Zeebek kashf etgan termoelektr hodisasiga asoslangan. Bu hodisaning haroratlarni o'lchashda qo'llanish ikki xil metall simdan iborat zanjirda ularning kavsharlangan joyida haroratlar farqi hisobiga hosil bo'ladigan EYuK effektiga asoslangan. xil Har xil A va V o'tkazgichlardan iborat zanjirni ko'rib chiqamiz (2.2-rasm). Termojuftning o'lchanayotgan muhitga tegib turgan joyi, kavsharlangan uchi 1 issiq ulanma, o'zgarmas to haroratli muhitdagi joyi 2 esa (erkin uchi) sovuq ulanma deyiladi. A va V o'tkazgichlar termoelektrodlar deyiladi. Bunday kavsharlangan o'tkazgichlar esa termojuft deb ataladi, ularda hosil bo'ladigan elektr yurituvchi kuch termoelektr yurituvchi kuch (TEYuK) deyiladi. TEYuK hosil bo'lishining sababi erkin elektronlar zichligi ko'proq metallning erkin elektronlar zichligi kamroq metallga diffuziyasi bilan izohlanadi. Shu paytda ikki xil metallning birikish joyida paydo bo'ladigan elektr maydon diffuziyaga qarshilik ko'rsatadi. Elektronlarning diffuzion o'tish tezligi elektr maydon taъsirida ularning qayta o'tish tezligiga teng bo'lganda harakatli muvozanat holati qaror topadi. Bu muvozanatda A va V metallar orasida potentsiallar ayirmasi paydo bo'ladi. Elektronlar diffuziyasining jadalligi o'tkazgichlar birikkan joyning haroratiga ham bog'liq bo'lgani sababli birinchi va ikkinchi ulanmalarda hosil bo'lgan EYuK ham turlicha bo'ladi.
Agar kavsharlangan o'tkazgichlar bir xil bo'lsa va ularning ikki uchi turlicha haroratda qizdirilsa, u holda o'tkazgichning issiqroq qismidan sovuqroq qismiga bo'sh elektronlarning diffuziyalanishi teskari yo'nalishdagi diffuziyasidan jadalroq bo'ladi. Potentsiallar ayirmasi elektronlarning issiqlik diffuziyasiga teskar yo'nalishda taъsir qiladi, buning natijasida muvozanat holati qaror topguncha o'tkazgichning issiqroq uchi musbat ishorada zaryadlanadn. Binobarin, xar xil A va V o'tkazgichlardan tashkil topgan eng sodda termoelektr zanjirda to'rtta turlicha TEYuK hosil bo'ladi. Yaъni ikkita TEYuK A va V o'tkazgichlarning kavsharlangan uchida; bitta TEYuK A o'tkazgichning uchida; bitta TEYuK V o'tkazgichning uchida. Shuni nazarda tutib, 2.2-rasmda tasvirlangan zanjirdagi TEYuK kattaligini aniqlash mumkin. Zanjirni soat strelkasi harakatiga teskari yo'nalishda kuzatsak, quyidagi natija chiqadi:
(2.17)
bu erda, EAV(t,t0)—ikala faktor taъsiridagi jamlangan TEYuK; eAV(t) va eAB(t0) — A va B o'tkazgichlar uchidagi potetstsiallar hamda haroratlar ayirmasi iatijasida hosil bo'lgan TEYuK.
Agar kavsharlangan uchlarning harorati bir xil bo'lsa, TEYuK nolga teng bo'ladi, chunki ikkala kavsharda ham hosil bo'lgan TEYuK ning qiymati bir-biriga teng bo'lib, o'zaro qarama-qarshi tomonga yo'nalgan bo'ladi. Demak, t = t0 bo'lsa.
(2.18)
(2.19)
(2.19) natijani (2.17) ga ko'ysak, quyidagiga ega bo'lamiz:
(2.20)
(2.20) tenglamadan ko'rinib turibdiki,. TEYuK ikkita o'zgaruvchan t va t0 haroratning murakkab funktsiyasidan iborat ekan.
Ulanmalardan birining harorati o'zgarmas, masalan, to = sonst bo'lsa, unda
(2.21)
(2.21) ifoda mazkur termojuft uchun darajalash yo'li bilan TEYuK va harorat nisbatini topish, haroratni o'lchash masalasini teskari echish kerakligini, yaъni termojuftning TEYuQ ini o'lchash bilan haroratning qiymatini aniqlash mumkinligini bildiradi.
O'lchash asbobini ulash uchun ulanmalardan biridagi zanjirni (2.3 - rasm.), a) yoki termoelektrodlardan birini uzish (2.3-rasm, b) kerak.
Termojuft zanjiriga uchinchi S o'tkazgichni ulash variantlaridagi jamlangan TEYuK ni ko'rib chikamiz. 2. 3 rasm, a dagi variant uchun:
EAVS(t,t0,t0) = eAV(t)+eVS(t0)+eCA(t) (2.22)
t= t0, yaъni ulanmalarining harorati teng bo'lsa,
E ABC(t0)=eAB(t0)+eBC(t0)+eCA(t0)=0, (2.23)
bu tenglamadan maъlumki,
eBC(t0)+eCA(t0)=-eAB(t0) (2.24)
(2.24) tenglama natijasini (2.21) ga, qo'yib chiqsak, (2.20) tenglama kelib chikadi.
2.3-rasm, b dagi variant uchun:
EABC(t,t1,t0)=eAB(t)+eBC(t1)+eCB(t1)+eBA(t0) (2.25)
Agar evs(t1) = — esv(t1) va eBA(t0) =—eAV(t0) hisobga olinsa, (2.25) tenglama (2.20) tenglamaga aylanadi.
Bundan quyidagi muhim xulosani chiqarish mumkin: Termojuftning zanjiri uchlariga harorati bir xil bo'lgan uchinchi o'tkazgich ulanganda ham TEYuK o'zgarmaydi.
Demak, termojuft zanjiriga ulash simlari, o'lchov asboblari va qarshiliklarni ulash mumkin ekan. Haroratni termoelektr termometr yordamida o'lchash uchun termometr hosil qiladigan termo EYuK ni va erkin uchlarning haroratini o'lchash kerak. Agar haroratni o'lchashda termometr uchlarining harorati 0°S ga teng bo'lsa, unda o'lchanayotgan harorat darajalash xarakteristikasidan (jadvallar, grafiklardan) (2.4-rasm) darhol topiladi.
Bu darajalash xarakteristikasi, termo EYuK bilan harorat orasida munosabat o'rnatadi. Termoelektr termometrlarning darajalash xarakteristikasi, odatda, erkin uchlarining harorati 0°S ga teng bo'lganda aniqlanadi. Agar erkin uchlarining harorati amalda 0°S dan farq qilsa-yu, ammo o'zgarmas bo'lsa, unda haroratni darajalash xarakteristikasidan topish uchun termojuftlar hosil qiladigan termo EYuK nigina emas, balki erkin uchlari harorati t0 ni ham bilish zarur. Erkin uchlari harorati t0≠0 bo'lganda tuzatish kiritish uchun termoelektr termometr hosil qiladigan termo EYuK E(t0,t0) ga E(t0-0) ni ko'shish lozim: termo EYuK E(t0,0} qiymati topiladi:
E(t,t0)+E(t0,0)=E(t,0) (2.26)
Termoelektr termometr ish ulanmasi harorati t va erkin uchlari harorati 0°S bo'lganda, yaъni darajalash sharti bajarilganda shunday E(t,t0) EYuK ni hosil qiladi. Agar o'lchash jarayonida erkin uchlar harorati biror yangi t”0 qiymat qabul qilsa, unda termometr hosil kiladigan termoEYuK E(t,t0) ga (2.4-rasm) va erkin uchlar haroratiga kiritiladigan tuzatish E(t'0, 0) ga, darajalash shartiga mos termo EYuK esa
E(t0,t'0)+E(t'0,0)=E(tt,0) (2.27)
ga teng bo'ladi
Termoelektr termometrning erkin uchlari haroratiga kiritiladigan tuzatma qiymati termometrning darajalash xarakteristikasiga bog'liq bo'ladi, u esa termoelektr termometr tayyorlanadigan o'tkazgich materiallar bilan belgilanadi.
Tuzatmani kiritish usulidan qatъiy nazar (xisobiy yoki avtomatik) tuzatma kiritish uslubi o'zgarmay qoladi: qaysi usul bilan tuzatma (hisobiy yoki avtomatik) kiritilganidan qatъi nazar, sxemada E(t,o) qiymat olinadi, bu qiymat keyin termojuft termo EYuK iga qo'shiladi. Yig'indi termo EYuK(t, 0) darajalash qiymatiga mos keladi.
Haroratni o'lchashga oid alohida masalalarni echish uchun termoelektr termometrlarni o'lchash asbobi bilan o'lchashning turli usullari qo'llaniladi.
Termoelektr termometri o'zgartish koeffitsientini orttirish uchun bir necha termojuftlarni (termobatareyalarni) ketma-ket ulashdan foydalaniladi. Bunda termojuftlar hosil kiladigan termo EYuK qo'shiladi, yaъni n ta termojuftdan tuzilgan termobatareyalar termo EYuK alohida olingan termojuft termo EYuK idan katta.
Ikki nuqta orasidagi harorat farqini o'lchash uchun differentsial termoelektr termometr ko'llaniladi. U ikkita qarama-qarshi ulangan bir xil termometrdan tuzilgan. Agar haroratlar farqi o'lchanayotgan nuqtalarning haroratn bilan o'zaro teng bo'lsa, unda o'sha nuqtalarda termometr hosil qiladigan TEYuK lar ham teng bo'ladi. Bunday holda termometrlardagi zanjir toki nolga teng bo'ladi, chunki qarama-qarshi ulanganda bir termojuftning TEYuKi boshqa termojuftning TEYuK i bilan kompensatsiya qilinadi va o'lchov asbobi nolni ko'rsatadi. Agar t1 va t2 haroratlar turlicha bo'lsa, u holda qaysi harorat yuqori bo'lishiga qarab, haroratlar farqiga mutanosib bo'lgan zanjir toki biror yo'nalishda oqadi, buni o'lchov asbobi ko'rsatadi.
Termoelektr materiallar va termoelektr o'zgartkichlar
Turli o'tkazgichlarning ixtiyoriy jufti termoelektr o'zgartkichni tashkil etishi mumkin, ammo har bir juftlik ham amalda qo'llanishga yarayvermaydi. Zamonaviy o'lchash texnikasi termoelektr o'tkazgichlar tayyorlanadigan materiallarga ko'pdan-ko'p talablar qo'yadi, ammo bu talablarni juda kam, sonli materiallargina qondiradi. Asosiy talablar quyidagilardan iborat: yuqori haroratlar taъsiriga chidamlilik, TEYuK ning vaqt bo'yicha o'zgarmasligi, uning iloji boricha katta qiymatga ega bo'lishi va haroratga bir qiymatli bog'liqligi, qarshilik harorat koeffitsientining katta bo'lmasligi va katta elektr o'tkazuvchanlik.
Barcha materiallar va qotishmalar uchun TEYuK ning haroratga funktsional bog'liqligi murakkab bo'lib, uni analitik ifodalash ancha qiyin. Platinorodiy — platina jufti bundan istisnodir. Bu juftlik uchun TEYuK bilan harorat orasidagi bog'lanish 300 dan 1300°S gacha bo'lgan oralikda, sovuq ulanma harorati 00S bo'lganda etarlicha aniqlikda parabolaga mos keladi:
E(t,t0)=a+bt+ct2 (2.28)
bu erda, a b va s — sur`ma (630,50S), kumush (950, 8°S) va oltin (10630C) larning qotish harorati buyicha aniqlanadigan doimiylar.
Hozirgi vaqtda quyidagi metall termoelektrodli termoelektr termometrlar qo'llanadi. Ularning xarakteristikalari 2.3-jadvalda keltirilgan.
Xromel` — kopelli (56% Si — 44%Ni) termoelektr termometrlar standart termometrlar orasida eng katta o'zgartish koeffitsientiga ega (70...90 mk V/°S). Termoelektrod diametri 1 mm dan kam bo'lgan termometrlar uchun chegaraviy qo'llanishi 600°S dan kam va, masalan, diametri 0,2...0,3 mm bo'lgan termoelektrodlar uchun faqat 400°S ni tashkil etadi. Yuqorigi o'lchash chegarasi kopelli elektrod xarakteristikasining barqarorligiga bog'liq
Nikel`-xrom — nikel`-alyuminiyli (94%Ni + 2%A1 + 2,5% Mn + 1 %Si+0,5% ko'shilma) termometrlar turli muhit haroratlarini keng chegaralarda o'lchash uchun ko'llaniladi. Ular avval xromel`-alyumelli termometrlar deb yuritilar edi. Nikel`-alyuminiy simdan tayyorlangan termoelektrod oksidlanishga nikel`-xromga nisbatan kamroq chidamli. Qo'llanishning yuqorigi chegarasi termoelektrod diametriga bog'lik. Diametri 3...5 mm bo'lgan termoelektrodlar uchun qo'llanishning yuqori chegarasi nikel`-xrom-nikel`-alyuminiyli termometrlarda 1000°S ni tashkil etadi. 0,2...0,3 mm diametr uchun 600°S dan ortiq emas.
Platina-rodiy (90% platina—10% rodiy)-platinali termometrlar uzoq vaqt davomida 0 dan 1300°S harorat oralig'ida, qisqa vaqt davomida 1600°S gacha bo'lgan oraliqda ishlashi mumkin. Mazkur termometrlar oksidlanadigan va neytral muhitlarda darajalash xarakteristikasining barqarorligini saqlaydi. Ulardan foydalanish maksadiga qarab, etalon namunali va ish termometrlariga bo'linadi. To'g'ri ishlatilganda darajalash uzoq vaqt davomida o'zgarmaydi. Kamchiliklariga termoelektr termometrlarning boshqa turlarinikiga nisbatan TEYuK kamligidir. Termoelektrod simi diametri 0,3 yoki 0,5 mm bo'ladi.
Platinorodiy (30% rodiyli)—platinorodiyli (6% rodiyli) termoelektr termometrlar uzoq vaqt davomida haroratlarning +300 dan to 1600°S gacha oralig'ida, qisqa vaqt davomida 1800°S gacha qo'llanadi. Musbat elektrod — 30% rodiy va 70% platina qotishmasidan, manfiy elektrod 6% rodiy va 94% platina qotishmasidan tashkil topgan.
Mazkur termometrlar platinarodiy-platinali termometrlarga qaraganda darajalash xarakteristikalarining barqarorligi yukoriligi bilan ajralib turadi.
Vol`framreniy — vol`framreniyli (TVR—5/20 va TVR—10/20) termoelektr termometrlar uzoq vaqt davomida 0 dan 2200°S gacha va qisqa vakt davomida 25000S gacha, shuningdek, vakuumda, neytral va tiklanadigan muhitlarda haroratlarni o'lchashga mo'ljallangan
|
| |
