Теорія і практика вимірювання температури газових потоків контактними методами
No Thumbnail Available
Date
2012
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Національний університет "Львівська політехніка"
Abstract
Дисертація присвячена теоретичним та практичним основам вимірювання температури газових потоків контактними методами. В дисертації вирішена наукова прикладна проблема створення комплексу первинних термоперетворювачів (ТП) для вимірювання температури газових потоків з підвищеною точністю та надійністю. Розроблено математичну модель ТП, на основі її аналізу запропоновано порядок і алгоритм синтезу елементів оптимальної конструкції ТП, який представляє собою певну послідовність операцій, що включає конкретні умови вимірювання, параметри газового потоку та поєднання способів зменшення всіх складових похибки. Розглянуто умови перевірки метрологічних характеристик ТП, проаналізовано складові похибки, що можуть виникати під час перевірки та обґрунтовано шляхи їх зменшення. Розроблено критерій вибору конструкційних матеріалів, базові
конструкції ТП та їх експериментальні дослідження, які в порівнянні до серійних
аналогів мають кращі метрологічні та експлуатаційні характеристики. Основні результати роботи знайшли практичне застосування в проектних організаціях під час синтезу конструкцій ТП для вимірювання температури газових потоків під задані технологічні умови та створення метрологічного забезпечення їх використання в умовах різних галузей промисловості, в наукових дослідженнях, навчальному процесі. Диссертация посвящена теоретическим и практическим основам измерения температуры газовых потоков контактными методами. В диссертации решена научная прикладная проблема создания комплекса первичных термопреобразователей (ТП) для измерения температуры газовых потоков с повышенной точностью и надежностью. Разработана математическая модель ТП, на основе ее анализа предложен порядок и алгоритм синтеза элементов оптимальной конструкции ТП, который представляет собой определенную последовательность операций, включающих конкретные условия измерения, параметры газового потока и сочетания способов уменьшения всех составляющих погрешности.
Рассмотрены условия проверки метрологических характеристик ТП, проанализированы составляющие погрешности, которые могут возникать во время проверки и обоснованно пути их уменьшения. Разработан критерий выбора конструкционных материалов, базовые конструкции ТП и проведены их экспериментальные исследования, которые по сравнению с серийными аналогами имеют лучшие метрологические и эксплуатационные характеристики. Основные результаты работы нашли практическое применение в проектных
организациях во время синтеза конструкций ТП для измерения температуры газовых потоков под заданные технологические условия и создания метрологического обеспечения их использования в условиях разных отраслей
промышленности, в научных исследованиях, учебном процессе. The disertation is dedicated theoretical and practical bases of measuring of temperature of gas streams contact methods. In dissertation the scientific applied problem of creation of complex of primary receivers of temperature (RT) is decided for measuring of temperature of gas streams with enhanceable exactness and reliability. The mathematical model of RT, which is presented as three consistently united lanocs, is developed (subsystems): gasdynamical, thermal and electric. A gasdynamical subsystem converts the thermodynamics temperature of gas stream into the temperature of braking on included in a pickoff and characterized the “speed” constituent of error. A thermal subsystem converts this temperature into the balanced temperature of a pickoff and characterized the constituents of error from the different types of heat exchange and error from the presence of energy sources in RT. An electric subsystem converts the balanced
temperature into a weekend electric signal. General principles of design-engineering optimization of RT and certainly basic
indexes of quality (criteria of optimum) are developed and limiting factors depending on
external environments. Measures are offered on optimization of gasdynamical subsystem
of RT after the criterion of a minimum of speed component error. The constituents of
mathematical model of thermal subsystem are analysed. Certainly terms for which component errors from a heat exchange through a heat-conducting and radiation are
minimum. On the basis of the conducted theoretical and experimental researches designer and technological measures are offered for diminishing of dynamic component error during measuring of quickly changing temperatures of gas streams. An order and algorithm of development of elements of optimum construction of RT is offered, which is a certain sequence of operations of, which includes the concrete terms of measuring, parameters of gas stream and combination of methods of diminishing of all
of constituents of error. The terms of verification of RT are considered for measuring of temperature of gas streams by the method of comparing to exemplary RT. Component errors which can arise up during test and grounded ways of their diminishing are analysed. The analysis of features of verification of TP is conducted by the system of permanent points – phase transitions of matters. The simplified method of calculation of duration of ’plateau’ of phase transition of corundum is developed. Grounded intercommunication of basic parameters of RT with their structural
features and properties of materials, that in them used. The criterion of choice of structural materials, which takes into account a number of requirements both to properties of materials, their technologicalness and compatibility between itself and by the probed gas stream and to stability of metrology descriptions in the process of their exploitation, is developed. The base constructions of RT, which in comparison to the serial analogues have the
best metrology and operating indexes, are developed. Experimentally investigational changes of coefficient of proceeding in RT
depending on their structural features and parameters of gas stream. It is set that the
coefficient of renewal changes in small limits and practically does not depend on the relation of areas of the entrance and initial openings through which a gas stream enters chamber of braking and follows from it. It means that the method of constructing is offered provides constancy of values of coefficient of renewal in the range of the set numbers of Mach M and accordingly constancy of speed component error. Certainly stability of metrology descriptions of pickoffs of base constructions of RT in the conditions of influence of technological and operating factors. A temperature and time of senescence of pickoffs, which remove defects which took a place in a pickoff during his making, is experimentally set. On the basis of the got results a conclusion is done about perspective of the offered conception of creation of base constructions of RT for measuring of temperature of gas streams in different industries of industry. Basic job performances found practical application in project organizations during development of constructions of RT for measuring of temperature of gas streams under the
set technological terms and creations of the metrology providing of their use in the conditions of different industries of industry, in scientific researches, educational process.
Description
Keywords
вимірювання, температура, термоперетворювач, математична модель, газовий потік, оптимізація, теплообмін, перевірка метрологічних характеристик, измерение, температура, термопреобразователь, математическая модель, газовый поток, оптимизация, теплообмен, проверка метрологических характеристик, measuring, temperature, receivers of temperature, mathematical model, gas stream, optimization, heat exchange, verification of metrology descriptions
Citation
Фединець В. О. Теорія і практика вимірювання температури газових потоків контактними методами : автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук : 05. 11. 04. - прилади та методи вимірювання теплових величин / Василь Олексійович Фединець ; Національний університет "Львівська політехніка". - Львів, 2012. - 38 с.