Hoofdstuk 5 Temperatuur en warmteflux meetmethoden 5.1 Inleiding

More documents

Recommendations

Info

56 Hoofdstuk 5. Temperatuur en warmteflux meetmethodenbij benadering lineair. De stroomsterktes die voor platina sensoren toegepast worden variërenvan 1 mA tot 10 mA. Dit resulteert in een gevoeligheid van 0.4 mV/K tot 4 mV/K. Deze gevoeligheidis een factor 10 tot 100 maal zo groot in vergelijking met de gevoeligheid van type-Kthermokoppels.Bij NTC-weerstandsthermometers neemt de weerstand juist af bij toenemende temperatuur.Voor de weerstand van een thermistor geldt in eerste benadering:( ( 1R(T ) = R 0 exp βT − 1 ))(5.20)T 0De nominale weerstand van thermistors varieert van 1 k tot 40 M en is dus doorgaans veelgroter dan van platina weerstandsthermometers. Ook de gevoeligheid van thermistors is dus veelgroter en kan oplopen tot 50 mV/K.5.4.3 FoutenbronnenZowel platina weerstandsthermometers als thermistors zijn in veel verschillende uitvoeringenverkrijgbaar. Het grote voordeel van weerstandsthermometers t.o.v. thermokoppels is natuurlijkde grotere gevoeligheid wat de meetnauwkeurigheid ten goede komt. Daarnaast zorgt dit er ookvoor dat ze minder gevoelig zijn voor b.v. elektromagnetische storingen van buiten. Mogelijkemeetfouten die op kunnen treden bij het toepassen van weerstandsthermometers zijn over hetalgemeen dezelfde als die voor thermokoppels.• Warmtegeleiding via de bevestigingsdraden en straling van de sensor naar de omgevingkan een temperatuurverschil veroorzaken tussen sensor en omgeving (zie analyse thermokoppel).• Ook weerstandsthermometers hebben een eindige warmtecapaciteit waardoor ze enige tijdnodig hebben om zich aan te passen aan de omgeving. Voor de meeste uitvoeringsvormenbedraagt de tijdconstante ongeveer τ ≈ 1 s. Met speciale uitvoeringsvormen is dezetijdconstante te verkleinen tot τ ≈ 0.1 s.• Zoals gezegd zijn weerstandsthermometers actieve sensoren in tegenstelling tot thermokoppels.Dit zorgt er voor dat deze sensoren wel afwijkingen vertonen a.g.v. Joule opwarming.Door het gedissipeerde vermogen gelijk te stellen aan de warmte-afgifte aan deomgeving kunnen we een afschatting maken van de temperatuurafwijking.I 2 R = (h A) eff T (5.21)met I de stroomsterkte, R de weerstand van de thermometer, (h A) eff een effectieve warmteoverdrachtnaar de omgeving en T het optredende temperatuurverschil tussen de sensoren de omgeving a.g.v. Joule opwarming. Nemen we nu I = 1 mA, R = 100 en(h A) eff = 10 −3 W/K dan vinden we een temperatuurafwijking van T = 0.1 K. Doorijking kan deze fout in principe gereduceerd worden tot nul. De ijking moet dan wel uitgevoerdworden onder dezelfde condities als de meting.
5.5. Warmteflux meetmethoden 57• Bij platina weerstandsthermometers moet rekening worden gehouden met de weerstandvan de aansluitdraden. De weerstandsvariatie van de aansluitdraden kan n.l. de nauwkeurigheidvan de meting sterk negatief beïnvloeden. Met speciale meetbruggen kan dit effectgeminimaliseerd worden. Voor thermistors is dit effect veel minder belangrijk omdat deweerstand van de sensor groter is.5.5 Warmteflux meetmethoden5.5.1 InleidingZoals al eerder opgemerkt is het meten van een warmteflux of een warmte-overdrachtscoëfficiëntsterk gerelateerd aan het meten van temperaturen. Het meten van temperaturen is hierboven uitgebreidaan de orde geweest. Ten aanzien van de warmteflux meetmethoden wordt hier volstaanmet het geven van enkele voorbeelden. Eerst worden de twee belangrijkste technieken genoemd.• In de eerste techniek wordt een temperatuurverschil over een goed gedefinieerde afstandgemeten van een object met een nauwkeurig bekende warmtegeleidingscoëfficiënt. Dezetechniek werkt alleen goed voor relatief traag variërende processen met grote tijdschalen.• In de tweede categorie wordt een temperatuurverandering als functie van de tijd gemetenvan een object met een nauwkeurig bekende warmtecapaciteit. Met deze techniek kunnenzeer kleine tijdschalen worden gevolgd.In de volgende paragrafen zal van beide technieken een voorbeeld worden gegeven.5.5.2 TemperatuurverschilBij deze methode wordt het temperatuurverschil gemeten over een goed gedefinieerde afstandwaarvan de warmtegeleidingscoëfficiënt nauwkeurig bekend is. De meest eenvoudige uitvoeringsvormis weergegeven in Fig. 5.6.Indien de temperaturen T 1 en T 2 bekend zijn, kan hieruit de warmteflux bepaald wordenvolgens:q ′′ = λ T(5.22)xmet λ de warmtegeleidingscoëfficiënt, T het temperatuurverschil en x de afstand tussen detemperatuur meetpunten. PSfrag replacements De temperaturen kunnen zowel met thermokoppels als met weerstandsthermometersbepaald worden. Omdat bij de hierboven geschetste methode er essentieel van uitx λ q ′′ T 1T 2FIGUUR 5.6: Warmteflux meting d.m.v een temperatuurverschil.
Page 1 and 2: Hoofdstuk 5Temperatuur en warmteflu
Page 3 and 4: 5.2. Thermo-elektriciteit 49De span
Page 5 and 6: 5.3. Thermokoppels 51PSfrag replace
Page 7 and 8: 5.3. ThermokoppelsPSfrag replacemen
Page 9: 5.4. Weerstandsthermometers 55- Agr
Page 13: 5.5. Warmteflux meetmethoden 59PSfr

Hoofdstuk 5 Temperatuur en warmteflux meetmethoden 5.1 Inleiding

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

Delete template?

Save as template?