Основные сведения
а) Измерение температуры
Измерение температуры газа основано на использовании уравнения энергосбережения для проточного сечения:
где Т* — температура тормозного потока (или температура торможения, или общая температура); T — фактическая температура (термодинамическая или статическая) газового потока.;
сp — средняя теплоемкость в процессе задержки потока (теплоемкость при определенном постоянном давлении, обычно средняя теплоемкость при средней массе); с — скорость газового потока.
Формула 1.1 показывает, что измерительный прибор должен обладать следующими характеристиками:
1. убедитесь, что скорость снижается до нуля во время выключения, с минимальным количеством утечек, насколько это возможно;
2.скорость потока должна быть перемещена с той же скоростью, что и скорость потока; необходимо обеспечить, чтобы фактическая температура измерялась с как можно меньшим количеством утечек.
При использовании газотурбинных двигателей в гражданской авиации метод применяется сразу же при первом измерении температуры, так как изготовить изначально мобильное устройство практически невозможно. На рис. 1.1 показана конструктивная схема термометра сопротивления, термометра сопротивления, широко используемого для измерения температуры заблокированного потока.
Принцип действия термометра сопротивления основан на свойстве металла изменять свое электрическое сопротивление при изменении температуры среды. Термометр состоит из датчика на основе тонкой железной проволоки диаметром 0,05 мм…0,2 мм, намотанные на каркас, например, из расплавленного кварца и меди при температуре −50… + 150 °C, никель для температур −5o…+2OO °C, платина для температур −100… +600 °C, соединительные провода (обменные) и записывающее устройство. Термометр используется для измерения температуры воздуха на входе в двигатель, масла и топлива.
Принцип действия термопары основан на явлении термоэлектричества, которое возникает в цепи различных проводников (термоэлектриков). Величина термо-ЭДС зависит от материала термоэлектродов, температуры среды, в которой расположены термоэлектроды (рис. 1.2).
Во время измерения горячий наконечник помещают в среду, температуру которой необходимо измерить, а холодный наконечник помещают в термостат с известной постоянной температурой, например, в емкость с тающим льдом. Это необходимо для калибровки регистрирующего устройства или, что то же самое, для более точного обнаружения влияния холодного прохода. Наиболее часто используются термопары: медный сплав-Копель (56% Cu и 44% Al), сплав кромель (сплав 89% Ni + 9.8% Сr + 1% Fe + 0.2% Mn) — Копель для средних температур (до 600 °C), сплав кромель-алюмель (сплав 94% Ni + 2% Al + 2.5% Mn + 1%, Si + 0.5% + 1% примесей), для высоких температур (выше 900 °C), платино-платиноиридиевая для сверхвысоких температур (выше 1700 °С), вольфрам-графитовая.
Как было сказано выше, термопара используется для измерения температуры заторможенного потока Т*. Это следует из того, что при обтекании потоком неподвижного горячего спая существует, по крайней мере, одна точка, в которой скорость равна нулю. Процесс торможения в этой точке, а также в ряде других, как правило, совершается с потерями, которые оцениваются коэффициентом восстановления температуры r:
Величина rзависит от критериев М (режима течения газа), Re (характера течения — ламинарного, переходного, турбулентного), Pr (теплофизических свойств газа), Nu (учитывающего процесс теплоотдачи от газа к твердому телу и теплопроводность в пограничном слое), названных в честь Эрнста Маха (1838–1916), австрийского физика и философа, Осборна Рейнольдса (1842–1912), английского физика и инженера, Людвига Прандтля (1875–1953), немецкого аэродинамика и Вильгельма Нуссельта (1882–1957), немецкого физика, от показателя адиабаты (процесс торможения —
и от конструкции термоприемника (рис. 1.2).
Ремонт турбин