Влияние внешних воздействий на измерения термопарой при сушке капель жидких дисперсных продуктов Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

Пахомов А.Н.1, Козлова Л. А.2, Хатунцева Е.А.2, Баландина А.В. 2 ©

1 К.т.н., доцент; 2 студент, кафедра «Технологические процессы, аппараты и техносферная безопасность», Тамбовский государственный технический университет

ВЛИЯНИЕ ВНЕШНИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ НА ИЗМЕРЕНИЯ ТЕРМОПАРОЙ ПРИ СУШКЕ КАПЕЛЬ ЖИДКИХ ДИСПЕРСНЫХ ПРОДУКТОВ

Аннотация

Статья посвящена исследованию влияния внешних тепловых, магнитных и электростатических воздействий на измерения термопарой в экспериментальной установке для сушки на подложке капель жидких дисперсных систем.

Ключевые слова: термопара, погрешность, сушка, капля.

Keywords: thermocouple, error, drying, drop.

Для исследования процессов суши капель жидких дисперсных продуктов на подложках и в потоке нами была разработана экспериментальная сушильная установка, позволяющая производить сушку капель в диапазоне температур от 20 до 250 оС, при естественной конвекции и наличии обдува со скоростью потока до 15 м/с. В установке также предусмотрено воздействие на высушиваемый материал тепловым излучением мощностью до 3 кВт. В установке проводятся визуальные наблюдения за процессом сушки с помощью видеокамеры. Замер температур ведется с помощью пирометра и термопар.

Учитывая малый объем испаряемой на подложке капли, при наладке установки возник вопрос о величине погрешности, вносимой внешними полями (температурными, электростатическими, низкочастотными полями переменного тока) при измерениях температур в различных точках установки и в высушиваемом образце [1, 83; 2, 256]. Корректное экспериментальное определение температуры высушиваемой капли очень важно при анализе качества получаемого продукта [3, 407].

Для определения величины погрешности нами была создана установка, имитирующая (в сходных с экспериментальной установкой условиях) тепловое, магнитное и электростатическое воздействие на термопару.

Для испытания были взяты две термопары ДТПЬ011-0.5/5 [4, 4] (исследуемая Тх и контрольная Тк) и контрольный поверенный («эталонный») термометр Тэ с ценой деления 0.1 оС. Схема установки представлена на рис. 1. В качестве регистратора данных использовался электронный самописец Термодат-17Е3. Длина контрольной и исследуемой термопар составляли 3 м.

Предварительно были проведены контрольные замеры температур воздуха (свежий воздух 20.2 оС, относительная влажность 35%, атмосферное давление 1010 mb (измерения проводились цифровой метеостанцией Oregon Scientific WMR88)) и дистиллированной воды при отсутствии внешних воздействий на исследуемую термопару. Значения показателей температур представлены в табл. 1 и 2.

© Пахомов А.Н., Козлова Л.А., Хатунцева Е.А., Баландина А.В., 2014 г.

1,2 - термостатированные сосуды; 3,4 - эталонные термометры; 5 - электронный самописец; 6 - контрольная термопара;

7 - исследуемая термопара; 8, 9 - излучатели.

Таблица 1

Измерение температур воздуха при отсутствии внешних воздействий на исследуемую термопару

Тэ 20.4 30.8 40 50.8 66.4

Тк 20.3 30.7 39.9 50.7 66.3

Тх 20.2 30.6 39.8 50.6 66.2

змерение темпе Таблица ратур воды при отсутствии внешних воздействий на исследуемую термопару (оС

Тэ 20.6 35.3 50.3 83.4 99.5

Тк 20.5 35.1 50.2 83.2 99.5

Тх 20.4 35.1 50.1 83.1 99.5

Как видно из данных табл. 1 и 2, при отсутствии внешний воздействий, разница значений показаний исследуемой и контрольной термопары и эталонного термометра составляет не более 0.7 - 1%. Отметим, что максимальная разница показаний контрольного термометра и исследуемой термопары составляет не более 0.2 оС, а контрольной термопары и исследуемой не более 0.1 оС.

Для исследования влияния низкочастотных полей переменного тока промышленной частоты, был включен излучатель 8 (рис. 1), создающий по длине контрольной термопары поле переменного тока частотой не более 50 Гц. Данные замеров температур воздуха в термостатируемых сосудах контрольной и исследуемой термопарами и эталонного термометра представлены в табл. 3.

Таблица 3

Данные замеров при воздействии на исследуемую термопару переменным магнитным полем (оС)

Тэ 20.9

Тк 20.8

Тх 20.4

Для исследования влияния электростатических полей был включен излучатель 9 (рис. 1), создающий по длине контрольной термопары электростатическое поле напряженностью не выше 30 кВ/м. Данные замеров температур воздуха в термостатируемых сосудах контрольной и исследуемой термопарами и эталонного термометра представлены в табл. 4.

Таблица 4

Данные замеров при воздействии на исследуемую термопару переменным магнитным полем (оС)

Тэ

20.9

Тк 20.8

Тх 20.2

Для исследования влияния теплового воздействия на исследуемую термопару воздух в рабочей камере установки был нагрет до температуры 200 оС. Данные замеров температур воздуха в термостатируемых сосудах контрольной и исследуемой термопарами и эталонного термометра представлены в табл. 5.

Таблица 5

Данные замеров при воздействии на исследуемую термопару тепловым полем (оС)

Тэ 20.9

Тк 20.8

Тх 20.3

Разница между показаниями контрольных датчиков и исследуемой термопары составляет не более 2.4 %. Таким образом, можно утверждать, что влияние внешних воздействий на показания термопар (в условиях эксплуатации разработанной сушильной установки) незначительно.

Литература

1. Рыбаков, И. Ф. Термоэлектродные провода и кабели/ И.Ф. Рыбаков, И.М. Шепелев - М.: Энергия, 1980.- 128с.

2. Рогельберг, И.Л. Сплавы для термопар/ И.Л. Рогельберг, В.М. Бейлин - М.: Металлургия, 1983. -360с.

3. Пахомова, Ю.В. Оценка качества готового продукта при сушке жидких дисперсных веществ / Ю.В. Пахомова, В.И. Коновалов // Вопросы современной науки и практики. Ун-т им. В.И. Вернадского. -2011. - № 2(33). - С. 407-412.

4. ГОСТ Р 8.585-2001 - Государственная система обеспечения единства измерений. Термопары. Номинальные статические характеристики преобразования.