Termotehnică

Temocuplul este un ansamblu format din doi conductori din metale diferite sudate la ambele capete. Una din suduri ( sudura rece ) este mentinuta la o temperatura constanta de 0 ºC sau la 20 ºC, in scopuri industriale, iar cealalta sudura (sudura calda) este introdusa in spatiul a carei temperatura dorim sa o determinam.

Din cauza diferentei de temperatura dintre cele doua suduri in circuit apare un curent termoelectric ,,i” (efect Peltier- Thomson) care poate fi pus in evidenta cu ajutorul unui instrument indicator ce poate fi montat fie la extremitatile celor doi conductori, fie in serie cu unul din conductori.

In primul caz sudura rece se realizeaza prin conectarea firelor la bornele instrumentului. Acest montaj se utilizeaza in industrie cand temperatura nu variaza prea mult si nu se cer indicatii de precizie ridicata.

In al doilea caz sudura rece se introduce intr-un recipient unde temperatura este mentinuta constant la 0 ºC

e= tem [ m V] care apare in circuit datorita diferentei de temperatura dintre suduri

i = curentul termoelectric [mA]

R= rezistenta externa R = RT (rezistenta termocuplu) + RL (rezistenta sarme)

r = rezistenta interna a aparatului de masura

i = (2)

et = i* Rext + i * r

Rext = RT + RL

Produsul i * r = U este caderea de tensiune pe rezistenta instrumentului.

i * Rext este caderea de tensiune pe restul circuitului

Tensiunea electromotoare depinde de diferenta de temperatura dintre suduri.

Determinand experimental dependenta lui ,,e” fata de ,,t” (curba de etalonare)se obtine o curba parabolica reprezentata de ecuatia:

et = at + bt 2 = f(t) (3)

Tensiunea electromotoare depinde de natura materialelor conductoare (prin coeficientii ,,a” si ,,e”) si de temperatura insa este independenta de rezistenta circuitului.

Din ecuatiile 2 si 3 => f(t) =et = I * R ext + U (4)

Daca U = i * r sau I = U/R => (5)

=> F(t) = et = (6)

Daca instrumentul se leaga in locul sudurii reci, acesta va avea temperatura t0 a mediului in care se afla instalatia. In acest caz Θ = t – t 0 fiind diferenta de temperatura dintre cele doua suduri.

e = a Θ + b Θ = A + Bt Ct2 .

Pentru temperaturi t = Θ + t 0

Tensiunea electromotoare va fi:

et = e Θ +  Θ = e Θ + t 0 .

Curba e Θ = f(Θ ) se obtine in laborator cu montajul din figura 2. Se iau doua valori t1 si t2 pentru care corespund doua valori Θ1 si Θ2, putand masura e Θ1 si e Θ2 . Se formeaza un sistem de doua ecuatii

Procesul de etalonare consta in mentinerea sudurii calde la temperatura cunoscuta: ,,t”, sudura rece fiind ,, t 0” si citindu-se diferitele valori U, se calculeaza ,,e”

Se pot determina cele doua constante a si b deci si curba e(t) = f(t)

APARATUL DE LABORATOR

1 = autotransformator

2 = termometru de control cu mercur

3 = cuptor de laborator cu temperatura controlata

4 = termocuplu

5 = milivoltmetru

U

[ V ] t

[ºC ] t0

[ºC ] 

[ºC ] U

[m V ] e

[m V ]

80 60 21 39 2

100 85 21 64 4