2020-01-14
166
В неподвижной среде недостаточный теплообмен среды с термометром может быть источником погрешностей измерения. Наличие интенсивного омывания чувствительной части термометра потоком способствует правильному измерению. Можно в среднем считать, что для умеренных скоростей (примерно до 70 м/сек)
где а – коэффициент теплоотдачи от среды к чехлу термометра ккал/м2*ч*град;
к – коэффициент пропорциональности;
V – скорость среды, м/сек.
Следовательно, увеличение скорости среды, например, вдвое повысит коэффициент теплоотдачи а на 
, т.е. на 41 %
Обозначим дополнительно: Q – отвод тепла от термометра во внешнюю среду, ккал/сек;
k 1 – коэффициент пропорциональности; F – поверхность термометра, погруженная в среду, м2;
tc – температура среды, °С;
t – температура термометра, °С.
В установившемся состоянии 
.
В настоящее время в технике все чаще применяются очень большие скорости потоков, приближающиеся к скорости звука в среде и превосходящие ее. В этих случаях начинает появляться нежелательное влияний скорости потока. Ударяясь о поверхность термоприемника, часть потока тормозится, и ее кинетическая энергия переходит в тепло, увеличивающее температуру теплоприемника т.е. создается состояние, когда t>t|c.
|
|
|
Эта разность температур выражается:
,
где g – ускорение земного тяготения, м/сек2; I – механический эквивалент тепла (426,4 кг/*м/ккал); ср – теплоемкость среды; r – коэффициент пропорциональности.
Влияние инерции
Погрешности в показаниях термометров от тепловой инерции могут быть сведены к трем случаям.
Первый случай – погружение термометра в более холодную или горячую среду постоянной температуры (рис.4.4, а). Погрешность вначале очень велика, но через некоторое время уменьшается до малой величины. Время, которое следует выждать до отсчета, может быть определено аналитически.
Второй случай (рис.4.4,б) – когда среда изменяет свою температуру на определенную величину с большей скоростью, чем термоприемник. Во время переходного процесса возникает временная погрешность в показаниях, которая затем исчезает. Величина этой погрешности зависит от инерционных свойств термоприемника.
Третий случай – когда температура среды изменяется по периодическому закону либо колеблется непрерывно по произвольному закону (рис. 4.4,в).
Г.М. Кондратьев создал теорию, позволяющую вычислить запаздывание в показаниях любого термометра.
Пусть Ф – отношение тепла, аккумулированного чувствительной частью термометра на 1°С к ее поверхности, т.е.
,
где V – объем чувствительной части термометра, см3;
y – плотность материала, г/см3;
|
|
|
с – теплоемкость, кал/г;
S – поверхность, см2.
Тогда
,
где а – коэффициент теплоотдачи от среды, ккал/м2*ч*град;
– показатель тепловой инерции термометра, мин;
– переводной коэффициент для размерностей.
