III. 1.1.6.1 Tổn thất áp suất
X.3 LẮP ĐẶT THIẾT BỊ ĐO NHIỆT ĐỘ
X.3.8. Hiệu chỉnh và kiểm tra thiết bị đo nhiệt độ
Hiệu chỉnh máy đo là sự sắp xếp các giá trị chỉ của máy đo cho phù hợp với giá trị cần phải có.
Kiểm tra máy đo là sự xem xét lại các giá trị chỉ của nó so với các giá trị đã được xác định trong hiệu chỉnh.
Trong quá trình sử dụng thì việc thử hay kiểm tra lại các máy đo là việc làm mang ý nghĩa rất lớn. Tất cả các máy đo cần phải được kiểm tra trong từng thời gian nhất định về sự chính xác của nó. Việc kiểm tra hay hiệu chỉnh thiết bị đo nhiệt độ là sự so sánh với nhiệt kế chuẩn của cơ quan đo lường Nhà nước hoặc với các điểm chuẩn.
X.3.8.1. Kiểm tra nhiệt kế lỏng
Nhiệt kế thủy tinh chất lỏng thường được kiểm tra qua so sánh với các nhiệt kế thủy tinh thủy ngân đã được hiệu chỉnh chính xác của các cơ quan tiêu chuẩn đo lường Nhà nước.
Trong khoảng nhiệt độ từ 0 đến 1000C việc kiểm tra có thể được tiến hành rất đơn giản trong các thiết bị đơn giản như vẽ ở hình 10.43. Một bình được dùng để đun nước có quấn chất cách nhiệ, thường là sợi thủy tinh, asbet. Bình nước được đun nóng nhờ một nguồn năng lượng, tốt nhất là dây điện trở hoặc bằng đèn, … Nhiệt kế cần kiểm tra được đặt gần nhiệt kế chuẩn và được nhúng sâu vào nước, độ sâu của hai nhiệt kế nên bằng nhau (cột chất lỏng ở ngoài nước nên bằng nhau). Ta so sánh nhiệt độ của hai nhiệt kế ở
Hình 10.43: So sánh nhiệt kế trong bình chất lỏng:
1- nhiệt kế cần kiểm tra;
2- nhiệt kế hiệu chỉnh cột chất lỏng; 3- nhiệt kế chuẩn; 4- que khuấy; 5- cách nhiệt.
quá trình nung nóng và làm nguội. Quá trình nung nóng được tiến hành rất chậm. Cho đến khi nhiệt độ cao nhất. Trong thời gian nung nóng, để bảo đảm cho nhiệt độ ở mọi vị trí của bình nước được đồng đều phải dùng cơ cấu khuấy. Trong trường hợp cần thiết có thể tiến hành hiệu chỉnh cột chất lỏng.
Hình 10.44: Kiểm tra nhiệt kế trong khối kim loại:
1- khối kim loại; 2- thân lò; 3- dây điện trở; 4- ống lò; 5- cặp nhiệt ngẫu; 6- đồng hồ đo; 7- biến trở; 8- đai ốc giữ; 9- bulông điều chỉnh.
Trường hợp cần hiệu chỉnh ở nhiệt độ đến 3000C có thể tiến hành trong dầu. Song nếu nhiệt độ lớn hơn 3000C dầu sẽ bay hơi. Trường hợp này phải tiến hành hiệu chỉnh trong khối kim loại như biểu diễn ở hình 10.44. Khối kim loại được đốt nóng bằng dòng điện cho phép hiệu chỉnh đến 7500C. Kết cấu của thiết bị bao gồm một khối kim loại chứa nhiệt kế 1 được đốt nóng nhờ cuộn dây điện trở 3. Dây điện trở được cấp điện từ
nguồn điện 7. Điện thế của nguồn điện có thể điều chỉnh được để điều chỉnh nhiệt độ đốt nóng, tức là điều chỉnh nhiệt độ của khối kim loại 1; 2 và 4 là thân lò và vỏ lò. Nhiệt độ của khối kim loại được kiểm tra bằng cặp nhiệt ngẫu 5 và đồng hồ chỉ 6. Các nhiệt kế thử và nhiệt kế chuẩn được cho vào khối kim loại với một khe hở rất nhỏ và đầu trên được bịt kín.
Các nhiệt kế được kẹp chắc bởi đai ốc giữ 8 và điều chỉnh vị trí bằng bulông 9. Cần phải bảo đảm vị trí của đầu cảm của hai nhiệt kế giống nhau. Trong các trường hợp cần thiết phải lưu ý đổi chỗ các nhiệt kế cho nhau.
Khi cần kiểm tra ở nhiệt độ nhỏ hơn 00C, có thể dùng các dung dịch làm lạnh. Ví dụ dung dịch rượu và oxit cacbon có thể hiệu chỉnh hoặc kiểm tra đến -700C, cũng có thể dùng các thiết bị làm lạnh.
X.3.8.2. Hiệu chỉnh cặp nhiệt ngẫu
Về cơ bản thì hiệu chỉnh cặp nhiệt ngẫu có thể dùng các thiết bị đã nêu ở mục 10.4.1. Ở đây cần bổ sung các thiết bị kiểm tra cặp nhiệt ngẫu ở nhiệt độ trên 7500C và phương pháp hiệu chỉnh theo các điểm chuẩn. Trong khoảng nhiệt độ đến 13000C các cặp nhiệt ngẫu có thể so sánh với cặp nhiệt ngẫu được hiệu chỉnh bởi cơ quan đo lường Nhà nước trong các lò điện hình ống. Hình 10.45 vẽ sơ đồ cấu tạo của thiết bị kiểm tra này.
Hình 10.45: Lò điện hình ống:
1- nhiệt kế chuẩn; 2- nhiệt kế cần kiểm tra; 3- cách nhiệt; 4- dây điện trở; 5- vị trí so sánh; 6- đến đồng hồ đo; 7- biến trở; 8- biến áp; 9- đồng hồ đo cường độ dòng điện.
Trong một ống hình trụ bằng sứ được đốt nóng từ bên ngoài và hai đầu bịt kín chứa cặp nhiệt ngẫu cần kiểm tra và cặp nhiệt ngẫu chuẩn. Hai đầu ống cần được bịt kín tốt để
tránh hiện tượng xuất hiện một dòng khí đi qua lò làm nhiệt độ lò không đều và ổn định.
Sau khi cho lò hoạt động phải có thời gian ít nhất 20 phút thì nhiệt độ bên trong lò mới có thể đồng đều được. Như vậy chỉ được phép đọc kết quả của cặp nhiệt ngẫu sớm nhất là sau 20 phút. Các cặp nhiệt ngẫu phải nằm sát bên nhau và không chạm vào tường lò.
Trong các trường hợp cần độ chính xác cao, người ta kiểm tra hoặc hiệu chỉnh cặp nhiệt ngẫu theo các điểm cố định. Đó là các điểm nóng chảy (đông đặc) của các kim loại nguyên chất được trình bày ở mục 10.1.1. Người ta cho một lượng nhỏ kim loại nguyên chất vào lò nấu kim loại trong phòng thí nghiệm và nấu chảy nó, sau đó nhúng đầu cảm của cặp nhiệt ngẫu cần hiệu chỉnh vào kim loại nóng chảy đó, và theo dõi điện thế của cặp nhiệt ngẫu trong một khoảng thời gian nhất định. Ở điểm đông đặc (nóng chảy) thì nhiệt độ của chất nóng chảy không đổi cho đến khi nhiệt nóng chảy được giải phóng hoàn toàn. Do đó ta nhận biết được nhiệt độ của điểm cố định một cách dễ dàng. Điện thế của cặp nhiệt ngẫu đọc được ở điểm này tương ứng với nhiệt độ nóng chảy của kim loại đó, khi đó giá trị nhất định của nhiệt độ điểm so sánh đã được xác định. Hình 10.46 biểu diễn quá trình thay đổi điện thế đó. Sự phụ thuộc giữa điện thế của cặp nhiệt ngẫu và hiệu
Hình 10.46: Hiệu chỉnh cặp nhiệt ngẫu bằng điểm chuẩn.
số nhiệt độ của vị trí đo với vị trí so sánh ở trong một phạm vi giới hạn nào đó được biểu diễn theo quan hệ hàm số sau:
E = a.(t – t0) + b.(t2 – t02)
Ta lợi dụng hai điểm cố định để xác định các hằng số. Biến đổi phương trình ta có:
2 2 2 2
2 1 0 1 2 0
1 0 2 0 1 2
(t t ) (t t )
E E
a (t t t)( t t)( t )
− − −
= − − −
2 1 0 1 2 0
1 0 2 0 2 1
(t t ) (t t )
E E
b (t t t)( t t)( t )
− − −
= − − −
E1 – điện thế tương ứng với điểm đo thứ I khi chênh lệch nhiệt độ t1 – t0; t1 là nhiệt độ điểm cố định thứ I và t0 là nhiệt độ điểm so sánh;
E2 – điện thế tương ứng với điểm đo thứ II khi chênh lệch nhiệt độ t2 – t0; t2 là nhiệt độ điểm cố định thứ II và t0 là nhiệt độ điểm so sánh.
Nếu nhiệt độ của điểm so sánh t0 = 0 thì phương trình trên đơn giản hơn nhiều.
Các hằng số của phương trình trên cũng có thể được xác định bằng phương pháp đồ thị. Ưu điểm của phương pháp này là có thể loại trừ được sai lệch của các điểm đo riêng biệt và thành lập được giá trị trung bình. Từ phương trình tổng quát ở trên ta có:
0 0
E a b(t t )
t t = + +
−
Đó là phương trình của một đường thẳng mà a chính là khoảng cách từ gốc tọa độ đến điểm đường thẳng đồ thị cắt trục tung và b chính là độ dốc của đường thẳng b = tgβ (hình 10.47a).
Để có thể đọc được trực tiếp nhiệt độ từ điện thế nhiệt đo được, người ta thành lập đường cong hiệu chỉnh dưới dạng E = f(t) (hình 10.47b). Đường cong hiệu chỉnh được thành lập với t0 = 00C. Khi nhiệt độ của điểm so sánh trong hệ tọa độ cho đến khi cắt trục hoành ở điểm t = t0.
Người ta cũng có thể dựa vào đường cong nguyên thủy (tức khi t0 = 00C) để xác định nhiệt độ theo các đường cong khi t0 # 00C bằng cách cộng thêm vào giá trị điện thế đọc được giá trị điện thế E0 ứng với t0 tức là:
Etl = Etđ + E0
Etl là điện thế ứng với nhiệt độ đo được, Eđ là điện thế đọc được và E0 là điện thế ứng với giá trị t0.
X.3.8.3. Hiệu chỉnh nhiệt kế điện trở
Việc hiệu chỉnh nhiệt kế điện trở thường được tiến hành theo phương pháp điểm cố định. Các hằng số của các phương trình giới thiệu ở mục 3.3.4.1 dựa vào điện trở của các điểm cố định trên. Trong khi hiệu chỉnh điện trở của dây dẫn phải chọn có giá trị cố định, thường chọn R = 10 Ω. Sau khi đã có thiết bị đo phải đưa điện trở của dây dẫn hiện có về vị trí số điện trở lúc hiệu chỉnh nhờ điện trở cân bằng.
Để cho các phép đo đạt độ chính xác cao, còn cần phải lưu ý đến sự tăng nhiệt độ do dòng điện đo gây ra.