פנגייה

LMA1_P003 פרויקט 3

• זמן קריאה: 4 דק'

סטודנט א’סטודנט ב’
שםעידו פנג בנטובהדס כץ
ת”זCLASSIFIEDCLASSIFIED
דואר אלקטרוניCLASSIFIEDCLASSIFIED

הדוח/פרויקט המוגש בזאת הוא פרי של עבודה וחשיבה עצמאית שביצענו עם חברי הקבוצה בלבד. אנו מצהירים שנעזרנו באחד או יותר מהאמצעים שהוזכרו באופן הבא:

  • צ’אט GPT - עזרה בניסוח בלבד.

שאלה 1

נדון בשלוש שיטות לחישת טמפרטורה. נסכם את התכונות הרלוונטיות שלהן בטבלה.

הערה:

הנתונים להלן מציגים תחומים כללים - אין להתייחס לנתונים אלו כחד משמעיים לכל מכשיר.

תכונותתרמוקאפל
תרמיסטור
מצלמת
IR/גלאי IR
דיוק מדידת הטמפרטורה
תחום הטמפרטורות שניתן למדוד
יכולת מדידת שינויים מהירים
התאמה לסביבת המדידהמדידה נקודתית, יכול להיות בעייתי לבודד מדידה רק על הדופן בשל מגבלת המקום בצילינדר.מדידה נקודתית, יכול להיות בעייתי לבודד מדידה רק על הדופן בשל מגבלת המקום בצילינדר.לא ניתן למקם בתוך הצילינדר, אבל בהינתן ואנו משתמשים בצילינדר שקוף, לאחר כיול מוקפד, ניתן לקבל תמונה רחבה של הדופן.

אנו מעוניינים למדוד את התנודות של הטמפרטורה של הדופן הפנימית בנקודה נתונה.

נשים לב שמבחינת דיוק מדידת הטמפרטורה, כל אחד מסוגי המכשירים יכול להתאים לניסוי, אם כי נעדיף דיוק כמה שיותר גבוה. לעומת זאת, מבחינת תחום הטמפרטורות, יהיה לנו הכי נוח למצוא תרמוקאפל או מצלמת IR שתוכל למדוד את הטמפרטורה המקסימלית של .
עבור יכולת המדידה של שינויים מהירים, ע”פ הנתון עבור משך הזמן של הלהבה (שהוא עד מילישניות) נדרוש שקבוע הזמן (עבור תרמוקאפל/תרמיסטור) יהיה עד כסדר גודל יותר מהיר ממהירות זו. כלומר, עד מיקרושניות. לכן, מצלמת IR מסוגלת לעמוד בדרישות אלו, בעוד עבור התרמוקאפל והתרמיסטור נדרש יותר מידע על נתוני הסביבה כדי לקבוע את קבוע הזמן שלהם.
בהתייחס להתאמה לסביבת המדידה, נדרוש תרמוקאפל/תרמיסטור עם קוטר קצה קטן () כדי להבטיח שנוכל להכניס את המכשיר למתקן, וגם שימדוד את טמפרטורת הדופן בלבד. עבור המצלמת IR, נוכל למקם אותה רק מחוץ לצילינדר, אבל היא תיתן תמונה יותר כללית של כל הדופן.

שאלה 2

תרמוקאפל - בחרנו בתרמוקאפל מבית Sterling Sensors שעומד בדרישות:

  • אף כי לא צוין דיוק מדידה ספציפי עבור הדגם שנבחר, נוכל להניח דיוק גבוה עבור דגם T, הידוע ברמת הדיוק שלו.
  • טווח טמפרטורות .
  • לא נתון יכולת מדידת שינויים מהירים (response time) כי היא תלויה בתנאי הסביבה (כמו מקדם מעבר חום בהסעה ). נשים לב שמהירות התגובה גם תלויה ישירות בקוטר קצה התרמוקאפל שהוא . ככל שהקוטר קטן יותר - קבוע הזמן קטן יותר.
  • קוטר התרמוקאפל קטן מספיק מהשכבה הדקה של התערובת הלא שרופה, כך שנוכל לקבל מדידה נקודתית של דופן הצילינדר ללא הפרעות משמעותיות מהסביבה.

מצלמת IR - בחרנו במצלמה ™FLIR X6980-HS InSb מבית Teledyne Flir שעומדת בדרישות:

  • בטווח הטמפרטורות הרצוי, יש לה דיוק של .
  • טווח טמפרטורות .
  • תדירות צילום עד - כמילישנייה בין תמונה לתמונה - עומד בדרישות כפי שהוסבר בשאלה 1.
  • ניתן למדוד את טמפרטורת הדופן הפנימית דרך חלון שקוף עמיד חום - ובכך לקלוט תמונה רחבה של הדופן.

שאלה 3

במדידת טמפרטורה באמצעות מצלמה תרמית עשויות להופיע מספר שגיאות שיטתיות:

  1. אמיסיביות שגויה:
    חומרים שונים פולטים קרינה באופן שונה. אם הערך שהוזן במצלמה לא מתאים לחומר בפועל, תתקבל סטייה במדידה. ניתן להשתמש במדבקה שחורה (כמו electrical tape) בעלת אמיסיביות ידועה לכיול.

  2. החזרות מקרינה חיצונית:
    קרינה ממקורות חום אחרים עלולה להשתקף מהמשטח ולהטות את המדידה. ניתן לצמצם זאת באמצעות זווית צילום מבוקרת ובחירת משטח שאינו מחזיר אור.

נוכל לשלב מצלמה IR במדידה בעזרת צינור שקוף/חלון שקוף עמיד חום, כאשר המדידה נעשית על גבי משטח עם אמיסיביות ידועה. נבצע שימוש בצילום רציף כך שיתאפשר מעקב אחר שינויים מהירים.

לאור הדרישות לדיוק, מהירות התגובה והתאמה לסביבת המדידה, אנו ממליצים לשלב מצלמת IR יחד עם תרמוקאפל מסוג T. שילוב זה מאפשר מדידה כללית של פני הדופן לצד מדידה נקודתית מדויקת, וכך נקבל תמונה מקיפה של תהליך הבעירה.

ביבליוגרפיה (נספחים)

(מצורפים גם בסוף הקובץ).

  • Sterling Sensors UK Ltd: Exposed Junction Thermocouple Fibreglass Insulated - TWEJUF.
  • Teledyne Flir: High-Speed MWIR Science-Grade Camera - FLIR X6980-HS InSb™.

עמודים המציינים את העמוד הזה