Измерение температуры

Если ламинарный пневматический дроссель подвергнуть нагреванию, то его сопротивление возрастает. Это обстоятельство может быть использовано для создания пневматических датчиков температуры.

Зависимость пневматических ламинарных сопротивлений от температуры объясняется интенсивным расширением воздуха внутри сопротивления при увеличении температуры последнего. Кроме того, происходит возрастание вязкости воздуха, что также увеличивает сопротивление. Расширение материала, из которого выполнено пневматическое ламинарное сопротивление, вызывает обратный эффект, который очень незначительно сказывается на общей картине процесса, так как увеличение объема газа гораздо более значительно, чем увеличение объема твердого тела. Однако всегда есть возможность выбрать параметры ламинарного дросселя таким образом, что изменение темперазуры либо совсем не будет сказываться на изменении пневматического сопротивления, либо это изменение будет ничтожно малым. Увеличение сопротивления пневматического ламинарного дросселя при увеличении температуры можно объяснить следующим образом (рис. 8.30).

Схема измерения температуры

Рис. 8.30. Схема измерения температуры:

I - входной дроссель; 2 - измерительный дроссель

При нагревании газа, протекающего через входной дроссель, включенный в делитель давления, в системе происходит расширение газа и, как следствие этого, увеличение скорости течения. Но увеличение скорости течения может быть достигнуто только при увеличении перепада давлений на дросселе, т.е. при увеличении давления р,, что эквивалентно увеличению сопротивления измерительного дросселя. Сопротивление турбулентных дросселей при их нагревании тоже увеличивается, однако это увеличение не столь ярко выражено, как у ламинарных дросселей.

Простейшим пневматическим измерителем температуры может служить делитель, состоящий из турбулентного входного дросселя и ламинарного капиллярного измерительного дросселя.

Можно найти зависимость между температурой воздуха, протекающего через последовательно соединенные турбулентный дроссель и ламинарный капилляр, и давлением воздуха в камере, расположенной между дросселями в статическом режиме. Для этого необходимо приравнять расход воздуха через турбулентный дроссель к расходу воздуха через капилляр. Формированием параболического профиля скоростей на начальном участке капилляра можно пренебречь, поэтому расход воздуха через капилляр будем рассчитывать по формуле Пуазейля. Тогда для случая док-

ритического течения через турбулентный дроссель при — ?0,5 будем

Рп

иметь:

где Fk - площадь поперечного сечения капилляра, /2Д - коэффициент динамической вязкости.

Следует учесть, что коэффициент динамической вязкости также зависит от температуры, причем наиболее простой является степенная зависимость:

где ря0 - динамическая вязкость воздуха при температуре Т0. Показатель степени п для воздуха в диапазоне температур от 90 до 300° К равен 8/9, а при температурах 300-400° К показатель степени равен 3/4. Исключив из первого уравнения /лд с помощью второго равенства, получим:

где постоянная величина определяется как

Поступая аналогичным образом, можно найти зависимость между температурой Т и давлением в междроссельной камере для случая критического течения воздуха при рх I р0 ^ 0,5 через турбулентный дроссель:

где

Зная величины указанных давлений, можно измерять температуру среды, контактирующей с ламинарным капиллярным дросселем.

Контрольные вопросы

  • 1. Как функционируют пневматические системы контроля размеров деталей?
  • 2. Из чего состоит пневматический обрабатывающий центр?
  • 3. Каковы области применения систем с пневматическими мускулами?
  • 4. Как используется пневматика при литье под давлением?
  • 5. Что представляют собой мобильные пневматические роботы?
  • 6. Как функционирует система турбонаддува двигателя?
  • 7. Какие технологические операции обеспечивает пневматический привод полуавтоматического отрезного станка?
  • 8. В чем заключается принцип работы пневматического привода тормозов грузового автопоезда?
  • 9. Какая пневмосистема может отслеживать текущий уровень жидкости?
  • 10. Что представляют собой пневматические датчики температуры?
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >