Расчёт параметров генератора ТВЧ и размеры камеры нагрева для высокочастотной сушилки семенного зерна
Задание:
Рассчитать параметры генератора ТВЧ и размеры камеры нагрева для высокочастотной сушилки семенного зерна производительностью 300кг/ч. Начальная влажность зерна ωi=18%, конечная - ω2= 3%, начальная температура зерна t1=20°С.
Решение:
1. Диэлектрическая проницаемость зерна в коротковолновом диапазоне частот при заданной влажности может быть принята равной ε' = 6,5; tg δ = 0,2. Допустимая напряженность электрического поля Е = 0,1 кВ/см.
2. Определяем количество влаги, испаряемой в единицу времени:
3. При начальной температуре зерна 20° С удельная теплота испарения:
4. Полезная номинальная мощность генератора:
5. Допустимая скорость сушки:
6. Минимальная частота поля конденсатора:
где: D – плотность материала, равный 1000 кг/м3;
r – удельная теплота испарения, кДж/кг;
К = ε× tg δ – фактор потерь
7. Принимаем из диапазона разрешенных частот (приложение 13) ближайшую большую частоту f = 40,68МГц:
8. Удельная мощность, выделяемая в единице объема зерна:
9. Необходимый объем рабочей камеры:
10. Принимаем камеру нагрева двойной с центральным высоковольтным электродом.
11. Примем далее расстояние между обкладками конденсатора d = 10см, ширину электрода b = 20см, тогда высота электрода составит:
12. При выбранном dнеобходимое напряжение на конденсаторе
13. При выборе генератора напряжение Uкможет оказаться иным, тогда размеры камеры следует привести в соответствие с Uк и допустимым значением Е. Выбранный генератор по мощности должен соответствовать размерному ряду мощностей установок диэлектрического нагрева.
14. Определим удельный расход электроэнергии на испарение влаги. Потребная мощность генератора:
Значения К.П.Д. приняты удельный расход электроэнергии на 1 кг испаренной влаги
РАЗДЕЛ III
ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1
ИССЛЕДОВАНИЕ ОТКРЫТЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРЕВАТЕЛЕЙ
Цель работы: 1. Ознакомиться с методикой исследования открытых проволочных нагревателей.
2. Получить характеристики работы нагревателей в воздушной среде при различной скорости воздуха.
1. Общие сведения:
Для исследования нагревателей используется центробежный вентилятор регулируемой производительности с коротким воздуховодом прямоугольного сечения.
Рис.1 Схема расположения нагревательных элементов в воздуховоде:
1, 2, 3, 4 - нагревательные элементы (1 - проволока нихромовая диаметром 1 мм; 2 - проволока диаметром 1,5 мм; 3 - спираль из проволоки нихромовой диаметром 1,5 мм; 4 - спираль из проволоки диаметром 1,5 мм на керамическом стержне); 5, 6 - верхняя и нижняя крышки воздуховода; 7 - изолирующая планка для крепления нагревательных элементов; 8 - воздуховод; 9 - жалюзийная заслонка.
Внутри воздуховода (рис.1) расположены нагреватели (нагревательные элементы) в виде проволок 1 и 2 из нихрома диаметром 1 и 1,5 мм, открытой спирали 3 и спирали на керамическом стержне 4, выполненных также из нихромовой проволоки диаметром 1,5 мм. Нагревательные элементы расположены горизонтально и перпендикулярно к направлению движения воздуха. Верхняя 5 и нижняя 6 крышки камеры воздуховода, в которой размещены нагревательные элементы, сделаны съемными.
Диаметры проволок всех элементов и их активная длина должны быть известны. На середине каждого элемента в стороне, обратной направлению потока воздуха, тонкой проволочкой закрепляют спаи хромель-копелевых термопар. Выводы термопар подключают к переключателю с общим холодным спаем и выходом на потенциометр, или гальванометр (рис.2).
Рис. 152. Электрическая схема.
2. Программа работы и порядок выполнения
Подобрать оборудование и электроизмерительные приборы для регулирования и измерения напряжения от 0 до 220 В, тока до 50 А, термо-э.д.с. термопар от 0 до 10 мВ, активного сопротивления от 0 до 50 Ом, приборы для измерения скорости воздуха.
Работа выполняется в следующем порядке:
1. Собрать электрическую схему, изображенную па рисунке 2.
2. Измерить сопротивление спирали на керамическом стержне в холодном состоянии и по результатам опытов определить температурный коэффициент сопротивления нихрома.
3. Исследовать зависимость температуры нагревательных элементов от силы тока нагрузки и скорости обдувающего воздуха.
4. Определить постоянные времени нагрева и коэффициенты монтажа и среды нагревательных спиралей.
Результаты измерений и вычислений заносят в таблицу 1.
Таблица 1
| Измерения | Вычисления | |||||||||||
| τ, с | U, В | I, А | ω, м/с | t1 | t2 | t3 | t4 | α, °С-1 | T, с | Kм, - | Кс, - | |
| °С | ||||||||||||
Здесь ω - скорость воздуха, обдувающего элементы;
tl, t2, t3, t4 - установившаяся температура нагревательных элементов (1, 2, 3-го и т.д.);
α. - температурный коэффициент сопротивления нагревательного сплава;
Т - постоянная времени нагрева спиралей;
Кн, Кс - коэффициенты монтажа и среды спиралей.
Скорость воздуха, обдувающего нагревательные элементы, регулируют жалюзийной заслонкой на входе в воздуховод. Температуру нагревательных элементов для каждого значения тока измеряют только после наступления установившегося режима. Зависимость t = f(I) для каждого элемента исследуют:
1. в спокойном воздухе (ω = 0) при снятых верхней и нижней крышках камеры воздуховода;
2. для 5 - 6 значений скорости воздуха (в пределах 0,5 - 5 м/с) при закрытых крышках.
По результатам опытов строят:
1. кривые нагрева t = f1 (τ) при w = 0;
2. зависимости t = f2(I) при ω = 0;
3. зависимости t = f3(ω) при I постоянном и одинаковом для всех элементов.
Для вычислений используют зависимость:
где: I0 - ток в спирали в холодном состоянии при температуре t0;
It - то же, при температуре t
Постоянные времени определяют графически по кривым нагрева.
Коэффициент монтажа спиралей определяют при ω = 0 и одном и том же значении тока для 2, 3 и 4-го элементов, где tпр - установившаяся температура проволоки (2-го элемента); tcп - установившаяся температура спирали.
Коэффициент среды определяют как:
где: tпр - установившаяся температура проволоки (2-го элемента) в спокойном воздухе (при ω = 0);
t'cп - установившаяся температура спиралей при данном значении ω.
По данным измерений и вычислений строят зависимости Кс= f4(ω) для обеих спиралей.
3.Содержание отчета
В отчете должно быть приведено:
1.Схема расположения нагревательных элементов в воздуховоде.
2.Электрическая схема.
3.Таблица наблюдений.
4.Графики зависимостей Кс= f4(ω) для обеих спиралей.
5.График зависимости нагрева t = f1 (τ) при w = 0;
6.График зависимости t = f2(I) при ω = 0;
7.График зависимости t = f3(ω) при I постоянном и одинаковом для всех элементов.
8.Выводы.
4. Контрольные вопросы
1.Какова методика исследования открытых проволочных нагревателей?
2.Каковы характеристики работы нагревателей в воздушной среде при различной скорости воздуха?
3.Какова особенность схемы расположения нагревательных элементов в воздуховоде?
4.Как объясняется характер полученных экспериментальных кривых?
5.Какие факторы оказывают влияние на скорость воздуха?
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2
ИССЛЕДОВАНИЕ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОГО ИНДУКЦИОННОГО НАГРЕВАТЕЛЯ
Цель работы: 1. Изучить принцип действия и устройство установки.
2. Определить основные энергетические показатели установки.
3. Описать установку.
1. Общие сведения:
Элементы нагрева при сушке материалов, сельхозпродуктов, а также при обогреве парников, теплиц и пола осуществляется с помощью специальных нагревателей, и широко применяются на сельскохозяйственных предприятиях.
Индукционный нагрев осуществляется в переменном магнитном поле вихревыми токами, наводимыми в проводниках по законам электромагнитной индукции. В зависимости от применяемых частот установки индукционного нагрева бывают:
1. Промышленной (низкой) частоты -50 Гц;
2. Средней (повышенной) частоты -до 10 кГц; .
3. Высокой частоты - свыше 10 кГц.
Основными элементами низкотемпературного индукционного нагревателя (рис.1) является токопроводящий стальной стержень 1 (диаметром 8-14 мм), изоляционная прокладка (например, асбест толщиной 4-6 мм) и стальная труба 3 (диаметром 14-25 мм)
Принцип действия нагревателя заключается в следующем: при протекании переменного тока по стержню 1 возникает переменный магнитный поток, пронизывающий изоляцию 2 и наводящий вихревые токи в трубе 3, которая нагревается ими до определенной температуры.
В основу расчета индукционных нагревателей положены уравнения Максвелла:
(1)
(2)
Рис.1. Схема индукционного низкотемпературного нагревателя
1 - токопроводящий стальной стержень; 2 - изоляционная прокладка; 3 - стальная труба
А также выражение вектора Пойнтинга:
(3)
На основании приведенных уравнений представляется возможным найти напряженность электромагнитного поля, а затем поглощаемую индукционным устройством мощность и его электрические параметры.
В результате решения приведенных выше уравнений (1-3) удельная мощность, поглощаемая трубой, будет равна:
; Вт/см2 (4)
где Не - напряженность магнитного поля на поверхности стержня или внутренней поверхности трубы.
Глубина проникновения электромагнитной волны в толщу стержня или трубы:
(5)
Учитывая глубину проникновения электромагнитной волны в глубь металла, предусматривается применение стальных труб с толщиной стенки, равной двойной глубине проникновения электромагнитной волны.
2. Программа работы и порядок выполнения
Собрать электрическую цепь установки по прилагаемой схеме (рис2). Снять основные энергетические показатели установки при подключении трансформатора на напряжения 127 и 220В и при различных напряжениях вторичной обмотки трансформатора.
Рис. 2. Электрическая схема установки
Включить цепь и через каждые 3 минуты измерять температуру индуктора и записывать ее значения, а также показания приборов в таблицу 1.
Таблица 1
Результаты исследований
| № | Наблюдения | Вычисления | |||||||||||||||
| τ, мин. | t, °С | I1, А | U1, В | P1, Вт | I2, А | U2, В | P2, Вт | Н1, А/м | Н2, А/м | Вст, м | ∆тр, м | Рст, Вт | Ртр, Вт | β, % | Θ, % | cos γ | |
Токопроводящий элемент выполнен из стали диаметром dст=12мм. Труба имеет внутренний диаметр dтр=15,75 мм, толщина стенки трубы δтр=2,0 мм. Длина отрезка трубы l=1,18 м, а общая длина трубы lтр=3,54 м. Общая длина стержня lс=4,3м. Определить напряженность магнитного поля стержня:
;А/м (6)
При выполнении расчета нагревателя при нагрузке h использовать кривую относительной магнитной проницаемости (рис.3.). При построении используется кривая намагничивания для литой стали. Глубина проникновения электромагнитной волны в стержень:
μ1 при H1 - определяется по рис.3.
Поглощаемая стержнем мощность: 
; Вт (7)
Рис.3. Кривая относительной магнитной проницаемости
Определить напряженность магнитного поля трубы
;А/н (8)
Глубина проникновения электромагнитной волны в толщу трубы при полученном значении Н2
(9)
(μ2 при Н2 по рис.3.)
Поглощаемая трубой мощность:
Вт (10)
Определение отношения поглощаемых мощностей
(11)
Очевидно, что поглощаемая трубой мощность меньше поглощаемой мощности стержня, так как длина трубы меньше длины стержня в соотношении:
(12)
Определить коэффициент мощности нагревателя :
(13)
По экспериментальным и расчетным результатам построить графические зависимости:
а) кривую нагрева индуктора трубы во времени t = f(t);
б)зависимость cosу=f(H2);
в)зависимость Ртр=f(H2);
г) зависимость cosγ=f (I2).
3.Содержание отчета
В отчете должно быть приведено:
9.Электрическая схема установки.
10.Таблица наблюдений.
11.График зависимостей t = f (τ ); cos γ = f (Н2);
Ртр = f (Н2); cos γ = f (I2).
12.Выводы.
4. Контрольные вопросы
6. В чем особенности устройства низкотемпературного индукционного нагревателя?
7. От каких факторов зависит глубина проникновения электромагнитной волны в металл?
8. Какие факторы влияют на напряженность магнитного поля?
9. Как объясняется характер полученных экспериментальных кривых?
10. Какие факторы оказывают влияние на скорость нагрева трубы-индуктора?
11.Каково распределение токов в стержне и трубе?
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3
ИССЛЕДОВАНИЕ УСТАНОВКИ ИНДУКЦИОННОГО НАГРЕВА ВОДЫ
Цель работы: Изучить устройство и исследовать основные энергетические параметры установки индукционного нагрева воды.
1. Общие сведении:
В сельском хозяйстве потребности в тепловой энергии больше, чем в других отраслях народного хозяйства. Известно, что в общем количестве энергии, затраченной на получение сельскохозяйственной продукции, доля тепловой энергии составляет до 90 %. Особенно велика необходимость тепла для нагрева воды, молока, почвы и т д. Одним из методов нагрева этих и других объектов является индукционный метод.
Основными частями индукционного нагревателя (рис.1) является индуктор (7), служащий для создания переменного магнитного поля, и металлический нагреватель (1),устанавливаемый таким образом, чтобы он пересекался магнитным полем индуктора.
Рис. 1. Схема индукционного нагревателя:
1 - сердечник; 2 - водяной патрубок; 3 - прижимные гайки; 4 - фланец; 5 – уплотнения; 6 - диэлектрический цилиндр; 7 – обмотка.
При прохождении переменного тока по обмотке переменное магнитное поле наводит в сердечнике 1 вихревые токи. Получаемое таким образом тепло передаётся воде, которая заполняет внутреннюю полость нагревателя.
Индукционный водонагреватель уступает элементному и электродному по ряду характеристик: cos γ меньше, потери в обмотках снижают КПД, расходуется цветной металл на обмотки. Однако индукционному водонагревателю присуща высокая эксплуатационная надежность. Это особенно важно при установке нагревателей в автоматических и полуавтоматических технологических линиях.
Элементные и электродные водонагреватели отличаются повышенной опасностью для людей и животных при переходе электрического потенциала на корпус нагревателя. В индукционном нагревателе пробой на корпус практически исключен.
2. Программа работы и порядок выполнения
1. Изучить принцип действия и устройство установки индукционного нагрева воды.
2. Определить основные электрические показатели установки
Работа выполняется в следующем порядке:
Собрать электрическую цепь - установки по прилагаемой схеме (рис. 2).
Рис.2.Электрическая схема установки.
Сиять основные энергетические показатели установки при подключении двух обмоток индуктора последовательно или подключении двух обмоток индуктора последовательно или параллельно к источнику питаем на 127 и 220В.
Для одной из схем осуществить нагрев воды в баке до температуры 50°С записывать показания приборов схемы и термометра через каждые 5 минут. Объем воды в баке -45 л.
Для остальных схем соединения обмоток и питающих напряжений определить параметры установки без нагрева воды.
Полученные данные занести в таблицу 1.
| № | Измерения | Вычисления | |||||||
| τ, мин | t, °C | I, A | U, В | Р, Вт | Н, А/м | Ро, Вт/см2 | ΔР, Вт | cоs γ | |
| и т.д. |
Определить потери в обмотке:
,Ом (1)
где lвит – длина витка, lвит = 0,4 м;
W – количество витков в обмотках = 1040;
S – сечение провода обмотки = 4 мм;
j – удельная проводимость = 32 
.
Определить удельную мощность в сердечнике:
,Вт/см2. (2)
где D – диаметр сердечника, D = 8 см2,
L – длина сердечника, Lобм = L = 80 см.
Рассчитать напряженность магнитного поля катушки:
А/м (3)
где IW – намагничивающаяся сила катушки;
Lобм – длина обмотки.
Определить сos γ:
(4)
По результатам расчетов построить графические зависимости:
а) кривую нагрева воды в баке: t = f(t),
б) зависимость мощности в сердечнике от напряженности магнитного поля катушки: Po=f(H),
в) зависимость Cos у от напряженности магнитного поля катушки сosγ=f2(H),
г) зависимость потерь в сердечнике ΔР от величины тока ΔР = fз(I)
3. Содержание отчета
1.Электрическая схема установки
2.Таблица экспериментальных результатов
3.Графики зависимостей сos γ = f2(H), t = f (t), Po = f (H), ΔP = fз(I)
4.Выводы
4. Контрольные вопросы
1. В чем особенности устройства индукционных водонагревателей?
2. Какие требования предъявляются к обмотке индуктора?
3. Как объясняется характер получения экспериментальных кривых?
4. Какие факторы оказывают влияние на скорость нагрева воды в баке?
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4
ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ ЭЛЕМЕНТНОГО
ВОДОНАГРЕВАТЕЛЯ
Цель ра6оты: Изучить устройство, принцип действия, электрическую схему управления и исследовать режимы работы электроводонагревателя с трубчатым электронагревательным элементом.
1.Общие сведения:
Спирали нагревательных элементов изолируются от стенок трубки наполнителем из кварцевого песка при рабочей температуре трубки до 450°С или периклаза (кристаллическая соль магния) - при температуре выше 450°C. Эти материалы обладают высокими электроизоляционными свойствами и хорошо проводят тепло. После засыпки наполнителя трубка опресовывается.
Под большим давлением наполнитель превращается в твердый монолитный материал, надежно фиксирующий и изолирующий спираль внутри трубки. Опресованная трубка может быть изогнута для придания нагревателю необходимой формы. Торцы трубки герметизируются огнеупорным составом и изолирующими втулками.
Наиболее совершенным типом электрического подогревателя воды является такой, в котором вода не соприкасается электрическими токоведущими частями нагревательного устройства.
К подобным нагревателям относятся трубчатые электронагревательные элементы (ТЭН), либо из проволочных или ленточных спиралей, размещенных обычно под дном бака подогревателя, и называемых элементными.
Трубчатые электронагреватели (ТЭНы) являются универсальными нагревательными устройствами, пригодными для подавляющего большинства сельскохозяйственных установок. Они используются в водонагревателях, парообразователях, калориферах и т.п.
ТЭН представляет собой металлическую трубку, внутри которой смонтирована нихромовая спираль. Концы спирали привариваются к выводным шпилькам, служащим для подключения ТЭНа к сети. Выбор металла трубки зависит от ее рабочей температуры и условий работы. Это может быть углеродистая сталь (ст.10, ст.20), нержавеющая сталь (Х18Н10Т), медь, латунь и др. Наибольшая рабочая температура парусной поверхности ТЭНов составляет около 700°С, что вполне обеспечивает проведение подавляющего большинства сельскохозяйственных тепловых процессов.
Промышленность выпускает ТЭНы мощностью от 100 до 800 Вт. Длина трубок колеблется от 200 до 6000 мм, а их диаметр от 7 до 19 мм.
Питающее напряжение может быть 65, 127, 220, 380 В.
ПО конструкции в характеру работы элементные водонагреватели делятся на:
1. Водонагреватели периодического действия.
2. Водонагреватели непрерывного действия (проточного типа)
К водонагревателям периодического действия относятся водонагреватели-термосы типа ВЭТ. Технические данные водонагревателей типа ВЭТ, приводятся в таблице 1.
В водонагревателях непрерывного действия относятся проточные водонагреватели типа ЭПВ (табл. 2)
Достоинствами элементных водонагревателей является: простота управления, возможность автоматизации процесса, возможность осуществления аккумуляционного нагрева, позволяющего выравнивать суточный график электрических нагрузок и др.
Таблица 1
| Тип водонагревателя | Мощность, кВт | Емкость резервуара | Время нагрева воды до 80°С |
| ВЭТ 200 | 6,0 | ||
| ВЭТ 400- | 10,5 | ||
| ВЭТ 800 | 12,0 | ||
| ВЭТ 1600 | 14,0 |
Таблица 2
| Тип | Мощность, кВт | Производительность л/час при нагреве до: | Вес | ||
| 20°C | 60°C | 80°C | |||
| ЭПВ - 1 | 9,5 | ||||
| ЭПВ - 2 | 9,5 | ||||
| ЭПВ - 3 | |||||
| ЭПВ - 4 |
К недостаткам элементных водонагревателей относятся: перегорание включенных нагревательных элементов.
Рис.1. Схема испытания установки
2.Программа работы и порядок выполнения
1. Ознакомиться с назначением и устройством элементного водонагревателя.
2. Изучить схему электрического управления электрическим водонагревателем.
3. Определить основные параметры работы элементного электроводонагревателя: мощность P, ток I, напряжение U, производительность Q, при нагреве воды от t1 до t2, удельный расход электроэнергии А при нагреве 1 литра воды на 1°С, коэффициент полезного действия электроводонагревателя n, коэффициент теплоотдачи К, стоимость нагрева 1 литра воды от t1 до t2.
4. Построить графики зависимостей:
а) мощность водонагревателя в функции времени Р = f(t);
б) температура воды в функции времени t, = f(t).
Работа выполняется в следующем порядке:
1. Ознакомиться с работой и устройством электроводонагревателя.
2. Собрать электрическую схему установки (рис.1).
3. Залить воду и измерить ее объем - V в литрах - 20л.
4. Замерить начальную температуру воды t1 при помощи термометра.
5. Включить установку в работу.
6. Через каждые 5 минуть заносить в таблицу 1: температуру воды tв, ток I, напряжение U.
7. Энергия, подведенная к элементному водонагревателю, за время нагрева воды от t1 до t2 определяется:
, кВт×с (1)
где P1 и Р2 – мощность в начале и конце нагрева.
8. Энергия, запасенная водой:
, кВт×с (2)
где V – объем воды, л;
СV – удельная общая теплоемкость воды, 4,19 
9. Коэффициент теплоотдачи от трубки к воде определиться из уравнений (1) и (2).
, 
(3)
10. Из совместного решения уравнений (1) и (3) определим КПД - коэффициент полезного действия нагревательной установки:
(4)
11. Производительность установки при нагреве воды от t1 до t2
, час (5)
12. Удельный расход энергии при нагреве 1 л воды на 1°С определиться:
, 
(6)
13. Стоимость нагрева I л воды от t1 до t2 равна:
(7)
где C1 - стоимость 1 кВт/час.
14. Полученные экспериментальные и расчетные данные сводятся в таблицу3.
Таблица 3
| τ , мин | I, A | U, B | P, Bт | tв °C | V, м3 | W1 кВт×ч | W2 кВт×ч | K | η | Q, л/ч | A, кВт×ч/°С | C, руб. |
| и т.д. |
3. Содержание отчета
1. Электрическая схема установки.
2. Расчетные формулы.
3. Таблицы экспериментальных расчетов.
4. Графики зависимостей: Р=f(t); tв=f(t).
5. Выводы.
4. Контрольные вопросы:
1. Каково устройство элементного водонагревателя?
2. Почему электрокипятильник нельзя включать в работу без воды?
3. От каких факторов зависит величина коэффициента теплоотдачи?
4. Что такое температурный напор?
5. Какие специальные меры по технике безопасности необходимо соблюдать при эксплуатации водонагревателей?
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5
ТЕМПЕРАТУРНЫЕ ДАТЧИКИ
Цель работы:Изучить принцип работы и исследовать основные электрические параметры установок.
1.Общие сведения
Для автоматического управления электрифицированными технологическими процессами в сельскохозяйственном производстве используются температурные датчики. В цепи управления исполнительного элемента в полностью автоматизированных схемах устанавливаются контакты температурного датчика. В зависимости от характера автоматизируемой установки датчики следят за уровнем жидкости, температурой среды, влажностью ее, промежутком времени и т.д. Датчик воспринимает изменение контролируемого параметра и преобразует его в электрический импульс. Рассмотрим некоторые температурные датчики, которые можно разделить на следующие основные типы: манометрические, биметаллические, термопара, термосопротивления.
1.Манометрические датчики ТС-60, ТС- 100.ТС-200 и ТРК-4- термометрические сигнализаторы, представляют собой паровые манометрические сигнализаторы, представляют собой паровые манометрические дистанционные устройства с электроконтактными устройствами.
Термосигнализаторы с системами, заполненными азотом, называются газовыми, они предназначены для измерения температуры в диапазоне 60-400°С, Термосигнализаторы с системами заполненными низкокипящей жидкостью, пары которой при измеряемой температуре частично заполняют баллон, называются паровыми. Шкала манометрических газовых термосигнализаторов - равномерная, время запаздывания показаний не превышает для газовых термосигнализаторов 80сек, для паровых - 40сек. В различных модификациях приборов передаточный механизм воздействует на дополнительное пневматическое или электрическое сигнальное устройство. Принцип действия приборов основан на зависимости между температурой и давлением насыщенных паров легкоиспаряющей жидкости (лигроин, хлорметил и др.), заключенных в герметически замкнутой термосистеме (рис.1), состоящей из термобаллона 2, соединительного капилляра и манометрической пружины. При повышении температуры термобаллона увеличивающееся в нем давление передается по капилляру в манометрическую пружину и вызывает се упругую деформаций. Деформация пружины с помощью передаточного механизма вызывает отклонение стрелки на шкале прибора типа ТС или воздействует на контакты ТРК-4. В схемах регулирования температуры может быть использован термоэлектросигнализатор типа ТС, работающий на манометрическом принципе (рис.1). Термобаллон 2 заполнен жидкостью, имеющей большой коэффициент объемного расширения (лигроин, например). При увеличении окружающей температуры давление внутри баллона растет и манометрическое устройство поворачивает стрелку прибора, которая занимает положение на шкале прибора в соответствии с окружающей температурой. Стрелка снабжена электрическим контактом. На шкале устанавливаются на требуемом уровне температур неподвижные контакты 3 и 5, замыкая или размыкая которые, стрелка 6 включает или отключает цепи управления или сигнализации. Температуру срабатывания контактов можно регулировать с помощью неподвижных указателей 3 и 5. Для регулировки контактов отвинчивают пробки 1 на передней панели прибора, а затем отверткой поворачивают винты связанные с неподвижными указателями. По окончании регулировки контактов пробки 2 и 3 должны быть установлены на свои места. Замыкание контактов происходит при совпадении концов указывающей стрелки 6 и подвижного указателя. Контакты термосигнализатора рассчитаны на длительное протекание тока до 0,2 А при напряжении 220 В . Провода от контактов выводятся через штуцеры.
Пределы измерений: для термометра ТС-100: 0-100°С для ТС- 200: 100-200°С. Основная погрешность показаний во второй половине шкалы 2,5%. Диаметр термобаллона 12 мм, длина 100 мм.
1. Длина соединительного капилляра 1,2,3,4,5,6,8. и 12 метров, трубчатого хвостовика 105 - 520 мм. Контактная система состоит из минимального и максимального контактов, последовательно замыкающихся при повышении температуры, Допустимый ток контактов 0,2А при напряжении 220В, 50Гц. Габаритные размеры приборов 264×200×25мм.
2. Биметаллические терморегуляторы применяются до температуры +30°С. Чувствительным элементом является биметаллическая пластина, закрепленная в держателе. При изменении температуры окружающей среды, конец спирали, (рис.3), поворачивается и замыкает или размыкает контакты в цени управления.
3. Ртутные устройства, (рис.3), с биметаллическим чувствительным элементом, воздействуют на ртутный прерыватель, контакты температурного реле включают и выключают катушку магнитного пускателя автоматически. Пластинка изготовлена путем склепки или сварки двух полос из металлов с различными коэффициентами расширения.
4. В дилатометрических датчиках используется принцип различного удлинения Трубки и стержня при нагревании в контролируемой среде. Трубка и стержень выполнены из материалов, значительно отличающихся коэффициентом линейного расширения.
В дилатометрическом реле температуры типа ДЖК-2 (рис.4) при нагревании происходит свободное относительное перемещение концов трубки 1 и стержня 2, обладающих разными коэффициентами линейного расширения. При перемещении стержня 2, связанного с рычагом 4, переключаются контакты 3. Вращая шкалу 5, которая давит на конец стержня, можно изменить его исходное положение и тем самым установить температуру срабатывания реле.
Реле типа ТР-200 обеспечивает более широкий диапазон регулировки температуры и большую чувствительность благодаря тому, что вместо стержня поставлены две изогнутые пластины. Под воздействием температуры происходит относительное перемещение трубки и пластин, обладающих разными коэффициентами линейного расширения.
Рис. 1 Схема термосигнализатора ТС-100
1-зажим, 2-термобаллон,3 и 5- установочная стрелка (установочные контакты), 4- капилляр, 6- указатель температуры (стрелка датчика)
Пластаны, распрямляются (сгибаются), это приводит к размыканию (замыканию) контактов. Температуру срабатывания реле устанавливают при помощи винта.Принцип действия ТР-200 основан на использовании разности коэффициентов линейного расширения инвара и латуни. Конструкция датчика разъемная и состоит из двух основных узлов: корпуса и головки с контактным регулировочным устройством. ТР-200 предназначен для работы в помещениях с относительной влажностью воздуха не выше 80% при отсутствии агрессивных паров, приводящих к коррозии металлических частей.
