Файл: Бессонов А.Ф. Установки для высокотемпературных комплексных исследований.pdf

В окислительной же среде при температурах выше 1200° С нужно применять благородные металлы: например, платиноро- дий-платинородий (различные проценты содержания) до 1800° С. Пределом их применимости является температура плавления. При более высоких температурах можно применять термопары из иридия и некоторых сплавов. Подробные сведения об этих видах термопар приводятся в работе [2]. С характеристиками этих термопар можно ознакомиться из табл. 3.

В опытах с некоторыми расплавленными солями и газами металл электродов термопары сам вступает в химические реакции с исследуемыми веществами при высоких температурах. В таких случаях разрабатывают полупроводниковые термопары. Отличи­ тельной особенностью полупроводниковых термопар является очень большая чувствительность (выше, чем у металлических термопар). Такие высокотемпературные неметаллические термо-

приведены в табл. 4. Дополнительные сведения о данных различ­ ного рода термопар можно найти в источниках [270, 309].

Т а б л и ц а 4

Основные эксплуатационные характеристики термопар с неметаллическими электродами

Предельные рабочие температуры термопар в °С

Нужно отметить, что у металлокерамических термопар, элек­ троды которых выполняются из графита, боридов, карбидов и тому подобных материалов, особенности их конструкции суще­ ственно ограничивают удобство их применения (в частности, при измерении температуры небольших объектов), а плохая воспро-

20

изводимость и нестабильность градуированных характеристик снижают качество измерений.

Сведения об измерениях температуры пламени до 2000° С и выше приведены в работе [217 ]. Контроль температуры пламени дает возможность правильно регулировать подачу и смешение топлива. Измерение температуры может осуществляться опти­ ческими пирометрами и термопарами. Платинородиевые (30/6) термопары могут использоваться при температуре до 1769 К, иридий-иридийродиевые — до 2300 К, вольфрам-рениевые — до 2871 К и графит— графит +1% бора — до 3100 К. В обзоре даны краткие описания и характеристики различных методов измерения температуры пламени [217 ].

Интересные сведения имеются о термопарах типа Аполлон 1 работающих в пределах от — 157 до +3120° С с точностью ± 11° С. Они могут регистрировать температуру, равную температуре плавления самой термопарной проволоки, после чего автомати­ чески происходит повторная сварка и термопара продолжает работать. Эти термопары выпускаются из следующих материалов: вольфрам-рения, хромель-алюмеля и хромель-константана с тем­ пературами пересварки 3120; 1398 и 1200° С соответственно.

Данные о результатах применения тех или других типов термопар в различных условиях и температурных интервалах можно найти в следующих работах: до 1800° С в окислительной

Измерение температуры до 3500° С тензометрическим методом применено в исследованиях, описанных в статье [143], а спектро­ скопические измерения температур выше 3500° С описаны в ра­ боте [99] и в экспресс-информации «Силикатные материалы»3.

Способ измерения быстроменяющихся температур описывается в работах [98, 52].

Контактное измерение температуры при трении приведено в работе [97]. Определение погрешностей при контактных измере­ ниях температуры приведено в статьях [150, 117]. Бесконтакт­ ные же измерения температур образцов описаны в работе [63].

Приборы для определения температур плавления различных соединений разработаны Л. Я. Марковским и Е. Т. Безрук [118].

На стабильность и точность показаний термопар могут оказы­ вать влияние различные факторы. Среди них наиболее существен­

1 Новые приборы, детали и материалы. Расходуемые высокотемпературные термопары (типа Аполлон). Обзор. — «Приборы для научных исследований», Пер. с англ. М., «Мир», 1969, № 9. с. 133.

2 Ефимов Е. Ф. Сплав для термопары, позволяющей измерять температуру до 2760° С. Пер. с англ. Экспресс-информация «Атомная энергия», ВИНИТИ, реф. 17, 1962, № 3, с. 27

3 Гузман И. Я- Спектроскопические измерения температур выше 3500° С. — Экспресс-информация «Силикатные материалы», 1964, № 9, реф. 89, с. И.

21

ными и изученными являются указанные ниже. Высокоогнеупор­ ные окислы могут влиять на термоэлектродвижущую силу воль­ фрама, молибдена и тантала, применяемых в термопарах [72]. Углеродистая атмосфера влияет на показания термопар из сплавов платины [237 ]. Влияние углерода и некоторых других факторов на вольфрам-рениевые термопары изучено в работе [138]. Воль- фрам-иридиевые термопары взаимодействуют при высоких тем­ пературах с водородом [149].

Еще раз следует заметить, что при очень высоких'температурах, когда показания термопар становятся нестабильными и материал их конструкции работает в более тяжелых условиях, все возра­ стающее и важное значение при измерениях температуры при­ обретают оптические методы.

Для получения четких и воспроизводимых кривых нагревания очень часто желательно обеспечить равномерный нагрев печи. Это достигается, например, постепенным увеличением напряжения на клеммах печи. Наиболее просто регулировку нагрева можно производить вручную реостатом любой удобной конструкции или автотрансформатором типа ЛАТР. При этом контроль за скоростью нагрева осуществляется при помощи амперметра, показывающего величину тока в нагревательной обмотке печи. ■

Однако одинаковый температурный режим в серии параллель­ ных или повторных опытов с помощью ручного регулирования воспроизводить чрезвычайно трудно. В этих условиях экспери­ мент превращается в трудоемкую операцию. Даже при тщательном наблюдении за температурным режимом не представляется воз­ можным из-за инерции печи, колебаний напряжения и других причин достаточно точно выдерживать заданную кривую измене­ ния температуры. Еще более затруднительно получать много­ кратные идентичные режимы нагревания и охлаждения образцов.

В этом случае регулировку нагрева печей удобнее производить автотрансформатором типа ЛАТР автоматически при помощи про­ граммных устройств, обеспечивающих заданный режим нагрева. Для этой цели, например, к автотрансформатору приспосабливают моторчик типа СД-2, который через редуктор двигает ползунок автотрансформатора с установленной скоростью. Таким образом, к обогревателю печи подается все возрастающее напряжение.

Как показывает практика, линейному возрастанию напряже­ ния не всегда соответствует линейный нагрев: темп повышения температуры в печи зависит от ее конструктивных особенностей. Поэтому для достижения строго равномерного нагрева печи при­ ходится опытным путем подбирать скорость движения ползунка автотрансформатора, причем эту скорость можно изменять на разных стадиях нагрева. Такую регулировку скорости движения ползунка можно осуществлять следующим образом. Движение от синхронного моторчика передается через систему зубчатых передач специальному фигурному диску, связанному с ползунком автотрансформатора. При полном обороте программного диска

22