WikiDer > Термовелл

Thermowell

Термовеллдер өндірістік процестерде орнатылған температура датчиктерін қорғау үшін қолданылатын цилиндрлік арматура. Термобакель бір шеті жабық және технологиялық ағынға орнатылған түтікшеден тұрады. Сияқты температура датчигі термометр, термопара, немесе қарсылық температурасы детекторы түтікшенің ашық ұшына енгізіледі, ол әдетте ашық ауада технологиялық құбыр немесе ыдыстың сыртында және кез-келген жылу оқшаулауында болады. Термодинамикалық тұрғыдан технологиялық сұйықтық жылуды термовинт қабырғасына береді, ал ол жылуды датчикке береді. Процесске тікелей салынған зондқа қарағанда сенсор ұңғымасының жиынтығында көп масса болғандықтан, сенсордың технологиялық температураның өзгеруіне реакциясы ұңғыманы қосқанда баяулайды. Егер сенсор істен шықса, оны ыдысты ағызбай немесе құбырсыз оңай ауыстыруға болады. Термобелсенің массасын процесстің температурасына дейін қыздыру керек болғандықтан, ал термопельдің қабырғалары процесті жылуды өткізетін болғандықтан, термовеллды қосу арқылы датчиктің дәлдігі мен жауаптылығы төмендейді.[1]

Дәстүрлі түрде термобель ұзындығы құбыр қабырғасының диаметріне қатысты ену дәрежесіне негізделген. Бұл дәстүр терморельді ағынмен туындаған діріл мен шаршаудың бұзылу қаупіне ұшырататындықтан дұрыс емес. Өлшеу қателіктерін есептеу үшін оқшауланған құбыр өткізгіштер үшін немесе қоршаған ортаның сұйықтық температурасына жылу сәулелену әсерін қоспағанда жүргізілген кезде өткізгіштік қателігі фланецті қондырғыларда да ұшының ағынына ұшырағанға дейін бір пайыздан аз болады.

Орнатылған сенсордың жауап беру уақыты көбінесе сұйықтықтың жылдамдығымен басқарылады және сенсордың өзі жауап беру уақытынан едәуір үлкен. Бұл термопель ұшының жылу массасының нәтижесі және термопелл мен сұйықтық арасындағы жылу беру коэффициенті.

Ұзынырақ дизайн үшін аргументтер дәстүрлі түсініктерге негізделген, бірақ сирек негізделген. Ұзын термовеллаларды жылдамдығы төмен қызметтерде немесе тарихи тәжірибе оларды қолдануды негіздеген жағдайларда пайдалануға болады. Қазіргі заманғы жоғары беріктік құбырларында және сұйықтықтың жоғары жылдамдықтарында әр қондырғы, әсіресе, процестегі акустикалық резонанстар қатысатын жағдайларда мұқият тексерілуі керек.

Датчиктің сәйкес келуін қамтамасыз ету үшін бұрғылау штангасынан репрезентативті термопішек өңделеді (мысалы: 0,250 дюймдік датчикке сәйкес келетін 0,260 дюймдік саңылау). Термовель әдетте технологиялық ағынға бұрандалы, дәнекерленген, санитарлық қақпақ немесе арқылы орнатылады фланецті процесс байланысы. Сияқты температура датчигі термометр, термопара, немесе қарсылық температурасы детекторы термобельдің ашық ұшына енгізіледі және температура сенсорының сыртқы ұшының термопельдің ішкі ұшымен металға жанасуы үшін металда болуын қамтамасыз ету үшін серіппелі болады. Ұзын конструкциялар үшін дәнекерленген секцияларды пайдалану коррозияға және шаршағыштыққа байланысты тоқтатылады.

Материалдар және құрылыс

Термовелл құралды қысымнан, ағынның әсерінен және технологиялық сұйықтықтың химиялық әсерінен қорғайды. Әдетте термопель металл штангалардан жасалады. Термовеллдің ұшы диаметрі кішірейтілген болуы мүмкін (а. Жағдайындағыдай) конустық жауап беру жылдамдығын жақсарту үшін немесе баспалдақты термовель).

Төмен қысым мен температура үшін, Тефлон термовель жасау үшін қолданылуы мүмкін; әртүрлі түрлері тот баспайтын болат жоғары коррозиялық технологиялық сұйықтықтар үшін қолданылатын басқа металдармен бірге тән.

Температура жоғары және қысымның дифференциалы аз болған жағдайда, жалаң термопар элементімен қорғаныс түтігін қолдануға болады. Бұлар көбінесе жасалады глинозем немесе басқа қыш платина немесе басқа термопар элементтерінің химиялық шабуылын болдырмайтын материал. Керамикалық қорғаныс түтігі шығарылған ауыр сыртқы қорғаныс түтігіне салынуы мүмкін кремний карбиді немесе жоғары қорғаныс қажет болатын басқа материалдар.

Ағын күштері

Термовеллалар әдетте құбыр жүйелерінде орнатылады және екеуіне де бағынады гидростатикалық және аэродинамикалық күштер. Құйынды төгу ағынды қосылыстардағы термобельдер үшін басым мәселе болып табылады және термовелланы резонанс тудыруға қабілетті әлсіздік термобелсенің ғана емес, сонымен қатар температура сенсорының. Ағындық-резонанстық жағдай термовелланың құрылымын оның қысым деңгейінен және құрылыс материалдарынан бөлек, әдетте басқарады. Термовелланың ағынмен қозғалатын қозғалысы термоявканы июге әсер ететін сұйықтық күштерімен қатар және көлденең бағытта жүреді. Көптеген қосылыстарда сұйықтық күштерінің көлденең компоненті пайда болады құйынды төгу ағынмен туындаған резонанстың басталуын басқарады, күштің жиілігі құйынды төгу жылдамдығына тең. Сұйықтарда және жоғары қысымда сығылатын сұйықтықтар, ағын бағытында қозғалыстың кішірек, бірақ маңызды құрамдас бөлігі де бар және құйынды төгу жылдамдығынан екі есеге жуық жылдамдықпен жүреді. Желілік резонанстық жағдай сұйықтықтың жоғары жылдамдығындағы термовеллалардың дизайнын реттей алады амплитудасы - бұл масса-демпферлік параметрдің функциясы немесе Скрутон нөмірі сұйықтықтың термобелсенді әрекеттесуін сипаттау.

Аэродинамикалық күш коэффициенттері және төгілу жылдамдығының тәуелділігі ұшты Рейнольдс санына тәуелді.Рейнольдстың 100000-нан аз сандары үшін (маңызды Рейнольдс нөмірі) төгілу күштері өзін жақсы ұстайды және мерзімді мәжбүрлеуге әкеледі. Дрейг дағдарысымен байланысты Рейнольдс сандары үшін (алғашқыда Густав Эйфель хабарлады) 100,000

Бұрғыланған штангалы термопельдер үшін істен шығудың ең көп тараған түрі - иілу кернеулері ең көп болатын оның негізіндегі иілудің шаршауы. Шекті ағын жағдайында (жоғары жылдамдықты сұйықтықтар немесе жоғары жылдамдықты, жоғары қысымды газдар мен булар) материалдың шекті күшінен асатын иілу кернеулері кезінде апаттық бұзылыс болуы мүмкін. Өте ұзын термопельдер үшін иілу кернеулерінің статикалық компоненті дизайнды басқаруы мүмкін. Аз талап етілетін қызметтерде шаршаудың біртіндеп бұзылуы біртіндеп жүреді және көбіне сенсордың сериялы ақаулары болады. Соңғысы термопельдің ұшының тербелуіне байланысты үдеуіне байланысты, бұл қозғалыс элементтің термопельдің түбінен көтеріліп, өзін бөлшектерге айналдырады. Үдеу кернеулері өлшенген жағдайларда резонанс жағдайындағы датчиктің үдеуі көбінесе 250-ден асады ж және жойылды акселерометр.

Термовеллалардың иілу режимдерінің табиғи жиіліктері термобелсенің өлшемдеріне, оның тіреуінің сәйкестігіне (немесе икемділігіне) тәуелді, ал аз дәрежеде сенсордың массасына және термовелланы қоршаған сұйықтықтың қосылған массасына тәуелді болады.

The МЕН СИЯҚТЫ PTC 19.3TW-2016 өнімділікті сынау коды («19.3TW») қатаң қолдау көрсетілетін термопельдердің дизайны мен қолдану критерийлерін анықтайды. Алайда, бұл термобелгілер штангалық қоймадан немесе жалған материалдан жасалуы керек, онда белгілі бір өлшемдік талаптар мен өндірістік төзімділік сақталады. Жабындар, жеңдер, жылдамдық мойны және спираль немесе қанаттар сияқты арнайы өңделген беттер 19.3TW стандартының шеңберінен тыс болып табылады.[2]

Шаршау салдарынан термовелланың апатты істен шығуы 1995 жылы натрийдің ағып кетуіне және оның жануына себеп болды Монжу атом электр станциясы Жапонияда. Басқа сәтсіздіктер жарияланған әдебиеттерде жазылады.

Стандарттау

ASME PTC 19.3 TW (2016) Thermowells стандарты - бұл штангалық штангадан өңделген термопельдерге арналған кеңінен қолданылатын код және оған фланецке дәнекерленген немесе бұрандалы, сондай-ақ дәнекерлеу адаптері бар немесе онсыз технологиялық ыдысқа немесе құбырға дәнекерленген, бірақ құбыр қабырғаларының икемділігі немесе сопақтауын есепке алмайды.

Сондай-ақ қараңыз

Әдебиеттер тізімі

  1. ^ Томас В. Керлин және Митчелл П. Джонсон (2012). Практикалық термопара термометриясы (2-ші ред.). Зерттеу үшбұрышы паркі: ISA. 79-85 беттер. ISBN 978-1-937560-27-0.
  2. ^ Джонсон, Митчелл П. және Гилсон, Аллан Г. (тамыз 2012). «Сіздің термовеллдеріңіз ASME стандартына сәйкес келе ме?». Ағынды басқару. XVIII (8).

Өлшеу қателігі және күрделі термопель қондырғылары туралы:

  • Бенедикт, Р.П., Мёрдок, Дж. (1963) «Термовеллдің тұрақты термиялық анализі», ASME J. Eng. Билік, 1963 ж. Шілде, 235–244 бб
  • Сессак, Кевин Дж. (2003) «Газ құбырының температурасын өлшеу кезінде термовеллдің өткізгіштік қателіктерін азайту», AIP конференциясының материалдары 684, 1093 (2003); https://doi.org/10.1063/1.1627275

Жақында келтірілген сілтемелер өлшеу қателігі, жалынның күйуі және жылу көздерінің жақындығын тудырады.

Термовеллалардың дизайны туралы:

  • ASME өнімділігін тексеру кодтары (2016), ASME PTC 19.3TW
  • Брок, Джеймс Э., (1974) «Термовеллалардың стресс-анализі», есеп NPS - 59B074112A, теңіз аспирантурасы, Монтерей Калифорния
  • Ковес, Уильям (2008) PTC 19.3TW комитетінің отырысында Броктың қолдау сәйкестігі мен металдың қалыңдығы туралы мәселе көтерілді
  • Портер, М.А., Мартенс, Д.Х. (2002) «Термовелл тербелісін зерттеу және талдау», ASME Press. Кемелер мен құбырлар 2002-1500, 171–176 бб
  • Есеп (2007 ж.) «Процесс құбырларының дірілден туындаған шаршауын болдырмауға арналған нұсқаулықты кеңейту және жаңарту, интрузивті элементтерді бағалау», Energy Inst. AVIFF-2005-13 есебі, 1–25 б
  • Лейсса, А.В. (1973) «Снарядтардың дірілі», NASA SP-288, 32–38 бб
  • Карчуб, Д.Г. (2006) «Флюгге қозғалыс теңдеулерін қолдана отырып, цилиндрлік қабықшаның дірілдеу зерттеулеріндегі толқындар санын тікелей бағалауға арналған өрнектер», Дж. Акуст. Soc. Am. 119 (6), 3553–3557 бб. DOI: 10.1121 / 1.2193814
  • Bijlaard, P.P. (1955) «Цилиндрлік қабықшалардағы жергілікті жүктемелерден туындаған стресстер», Транс. ASME, 77, бет. 805-816
  • Сандерс, Дж. Л., Симмондс, Дж.Г. (1970) «Шоғырланған күштер таяз цилиндрлік қабықтарда», ASME J. Applied Mech., 37, 367–373 бб.
  • Болат, CR, Стил, ML. (1983) «Сыртқы жүктемесі бар цилиндрлік ыдыстардағы шүмектерді стресстік талдау», ASME J. Press. Теңіз кемесі, 105, 191–200 бб
  • Сюэ, Мин-Де, Ли, Д.Ф., Хван, К.С. (2005) «Сыртқы салалық құбыр сәттері салдарынан өзара қиылысатын екі цилиндрлік қабықшалар үшін жұқа қабықша теориялық шешім», ASME J. Press. Gemi Tech., 127 б. 357–368 беттер
  • Wais, E. A., Rodabaugh, EC, Carter, R. (1999) «Стресті күшейту факторлары және нығайтылмаған тармақ қосылыстарына икемділік факторлары», ASME Proc. Түймесін басыңыз. Кемелер мен құбырлар, 383, 159–168 бб
  • Xue, L., Widera, GEO, Seng, Z. (2006) «Жазықтықтағы және жазықтықтан тыс моменттерге тәуелді тармақ қосылыстарының икемділік факторлары», ASME J. Press. Vessel Tech., 128, 89-бет. –94
  • Мин, Р.С., Пан, Дж., Нортон, Н. П. (1999) «Ұтқырлық функциялары және оларды қуатты есептеу кезінде қолдану», Дж. Акуст. Soc. Am. 105 (3), 1702–1713 бб
  • Fegeant, O. (2001) «Акси-симметриялы қозған цилиндрлік қабықтардың нүктелік қозғалғыштығына арналған жабық түрдегі шешімдер», J. of Sound and Vibration, 243 (1), 89–115 бб.
  • Motriuk, R. W. (1996) «Жоғары жиіліктегі құбыр қабығының дірілін азайтудың екі әдісін тексеру», ASME Proc., Montreal, PVP-FIV 328, 405-413 бб.
  • Чжоу, Ж.Ж., Мотриук, Р.В. (1996) «Термовелл конустық ұзындығының температураны өлшеуге әсері», ASME Proc., Құрылымдардың тұтастығы, PVP-333, 97–104 бб.
  • O'Donnell, W.J. (1960) «Қолдаудың икемділігіне байланысты консольдің қосымша ауытқуы», ASME J. Applied Mech., 27 (3), 461-464 бб.
  • Браун, Дж.М., Холл, А.С. (1962) «Жартылай шексіз денеде аяқталатын дөңгелек біліктің иілу ауытқуы», ASME J. Applied Mech., 29 (1), 86–90 бб.
  • MacBain, JC, Genin, J. (1973) «Қолдау сипаттамаларын қарастыратын сәуленің табиғи жиіліктері», J. Sound and Vibration, 27 (2), 197–206 бб.
  • Брок, Дж. (1974) «Термовеллалардың стресс-анализі», NPS есебі - 59B074112A, Әскери-теңіз мектебінен кейінгі есеп, AD / A-001 617, Әскери-теңіз аспирантурасы, Монтерей Калифорния
  • Уивер, В., Тимошенко, С.П., Янг, Д.Х. (1990) Инженериядағы дірілдеу мәселелері, 5-ші басылым, Джон Вили және Ұлдары, Нью-Йорк
  • Хан, С.М., Бенаройа, Х., Вей, Т. (1999) «Төрт инженерлік теорияны қолдана отырып, көлденең дірілдеу сәулелерінің динамикасы», Дыбыс және діріл журналы, 225 (5), 935–988 бб.
  • Бартофф, Л.В. (1981) «Зертханалық және FFTF зауыттық құбырларымен өлшенетін термовелл ағымының әсерінен болатын тербелістер», ASME PVP конференциясы, DEN PVP-168, Денвер Колорадо
  • Огура, К., Фуджи, Т. (1999) «FBR прототипінің екінші салқындату жүйесіндегі термопеллектің ағынымен туындаған діріл сынағы», 7-ші инт. Конф. Ядролық инженерия бойынша, Токио Жапония, ICONE 7380

Жарияланған сәтсіздік туралы есептерге қатысты:

  • Хефнер, Р.Е., Глив, С.В., Норберг, Дж.А. (1962) «SPERT III Термовеллдің істен шығуы және ауыстырылуы», Atomic Energy Corp. Зерттеулер мен әзірлемелер туралы есеп IDO-16741
  • Мартен, В.Ф. (1973) «Натрий компоненттерін сынау кезіндегі термовеллдің істен шығуы (SCTI)», Atomic Energy Corp. Зерттеулер мен әзірлемелер туралы есеп, LDO-TDR-73-4
  • Жеке байланыс (1984), газдан тыс температураны өлшеу жағдайы
  • Пермана, Йенда (1995) «Термовеллдің бұзылуы құйынды құю құбылыстары нәтижесінде», Діріл институты, Proc. 19, жылдық. Кездесу, 55–59 бб
  • Эккерт, Б. (2010) «Центрифугалық компрессорлық жағдайды зерттеу», Газ машинасы. Конф., GMC 2010
  • SIGTTO есебінің қысқаша мазмұны (2011 ж.) «Сұйық сұйықтық тасымалдағыш сызықтарындағы термовеллдер», Soc. Халықаралық газ танкерлері және терминал операторлары, сәуір 2011 ж
  • El Batahgry, AM, Fathy, G. (2013) «Табиғи газды шығаратын зауыттағы ағынды газ құбырының беріліс қорабындағы термопеллалардың шаршауының бұзылуы», Инженерлік сәтсіздіктерді талдау жағдайлары, 1, 79-84 бб, DOI: 10.1016 / Дж. CSEFA 2013.04.001
  • Кавамура, Т., Накао, Т., Хаши, М., Мураяма, К., (2001), «Айналмалы ағындағы дөңгелек цилиндрдің синхрондалған діріліне Strouhal санының әсері», JSME сериясы B, 44 (4), б. . 729–737
  • Rays, S. O. (1944), «Кездейсоқ шуды математикалық талдау», Bell Sys. Техникалық. Дж., 23, 282-332 бб
  • Bendat, JS, Piersol, A. G., (1971) Кездейсоқ мәліметтер: Талдау және өлшеу, Wiley Interscience, N.Y
  • Блевинс, Р.Д., Бертон, Т.Е. (1976), «құйынды құйып жіберетін сұйық күштер», ASME J. Fluids Eng., 19–24 б.
  • Жакот, Р.Г. (2000) «Демпфирленген модификацияланған сәулелік жүйелердің кездейсоқ дірілі», Дж. Саунд және Вибр., 234 (3), 441–454 б.
  • Фунг, Ю.К., (1960), «Суперкритикалық Рейнольдс сандарындағы ағындағы цилиндрдегі тербелісті көтеру және сүйреу әрекеті», J. Aerospace Sci., 27 (11), 801-814 бб.
  • Рошко, А. (1961) «Рейнольдстың өте жоғары деңгейіндегі дөңгелек цилиндрден өткен ағын бойынша тәжірибелер», Дж. Флюид Мех., 10, 345–356 бб.
  • Джонс, Г.В. (1968) «Жоғары рейнольдс сандарындағы қозғалмайтын және тербелмелі цилиндрдегі аэродинамикалық күштер», тұрақсыз ағынға арналған ASME симпозиумы, сұйықтықтар инженерлік бөлімі, 1-30 бет.
  • Джонс, Г.В., Синкотта, Дж.Ж., Уокер, Р.В. (1969) «Жоғары Рейнольдс сандарындағы қозғалмайтын және тербелмелі цилиндрдегі аэродинамикалық күштер», NASA есебі TAR-300, 1-66 бет.
  • Аченбах, Э. Хейнек, Э. (1981) «Рейнольдс саны 6х103 пен 5х106 аралығында тегіс және өрескел цилиндрлерден құйынды төгу туралы», Дж. Флуид Мех. 109, 239–251 беттер
  • Schewe, G. (1983) «Субкритическадан транскритрический Рейнольдс сандарына дейін ағыстағы дөңгелек цилиндрге әсер ететін күштің ауытқуы туралы», J. Fluid Mech., 133, 265–285 бб.
  • Кавамура, Т., Накао, Т., Такахаси, М., Хаяши, Т., Мураяма, К., Готох, Н., (2003), «Суперкритикалық Рейнольдс сандарындағы айқас ағыстағы дөңгелек цилиндрдің синхрондалған дірілдері», ASME J. Баспасөз. Vessel Tech., 125, 97–108 б., DOI: 10.1115 / 1.1526855
  • Здравкович, М.М. (1997), Дөңгелек цилиндрлер айналасындағы ағын, I том, Оксфорд Унив. Түймесін басыңыз. Қайта басу 2007, б. 188
  • Здравкович, М.М. (2003), Дөңгелек цилиндрлер айналасындағы ағын, т. II, Оксфорд Университеті. Түймесін басыңыз. Қайта басу 2009, б. 761
  • Бартран, Д. (2015) «Термовеллдердің құбырларына орнатылатын икемділік пен табиғи жиіліктерді қолдау», ASME J. Press. Кеме. Тех., 137, 1-6 бет, DOI: 10.1115 / 1.4028863 Қағаз №: PVT-19-1012 https://doi.org/10.1115/1.4044602
  • Botterill, N. (2010) «Азаматтық құрылыс құрылымдарында қолданылатын кабельдердің сұйықтық құрылымының өзара әрекеттесуін модельдеу», кандидаттық диссертация (http://eprints.nottingham.ac.uk/11657/), Ноттингем университеті
  • Бартран, Д. (2018) «Драг дағдарысы және ThermowellDesign», ASME J. Press. Кеме. және құбырлар, Vol.140 / 044501-1. Қағаз №: PVT-18-1002 https://doi.org/10.1115/1.4039882

Термовеллалардың ағынды сынауларына қатысты:

  • Бартран, Дэйв (2019) «Фланецтік термовеллалардың модальді талдауы», ASME J. Press. Vessel Tech. 141 (6): 064502, DOI: 10.1115 / 1.4044602.

Сыртқы сілтемелер