Medidores de Temperatura

Apresentação em tema: "Medidores de Temperatura"— Transcrição da apresentação:

1 Medidores de Temperatura
Tipos, características e medições em escoamento

2 Roteiro da Aula Introdução Tipos de Medidores de Temperatura
Calibração Termopares Medição de temperatura em escoamentos

3 Introdução As metodologias de medição da temperatura estão intimamente ligadas com fenômenos de transferência de calor; Como sabemos, calor pode ser transferido de um corpo ao outro de três diferentes formas: Condução: exige contato; Convecção: exige a presença de um fluido em movimento; Radiação: não exige contato nem um meio material entre os corpos. Qualquer que seja o principio físico por trás do processo de medida, exige-se conhecimentos de termodinâmica.

4 Tipos de Medidores de Temperatura
Métodos de Expansão Térmica Termômetros bi metálicos; Termômetros “Liquid-in-Glass”; Termômetros de Pressão. Sensores Termoelétricos Termopares; Sensores de Resistência Elétrica Termômetros de resistência; Termistôres (semicondutores); Sensores de Junção de Semicondutores Termômetros digitais Métodos de Radiação Pirômetros Óticos; Sensores Infravermelhos; Outros Tipo de Sensor Market Share em 1980 Termopares 50% Termômetros de Resistência 23% Junção de Semicondutores 5% Pirômetros

5 Calibração O princípio básico por trás do processo de calibração da maioria dos sensores de temperatura é a Lei Zero da Termodinâmica, que pode ser expressa como: “Para dois corpos terem a mesma temperatura, eles devem estar em equilíbrio termodinâmico” Dessa forma, a calibração, geralmente, é feita estabelecendo-se o equilíbrio termodinâmico: Entre o medidor e um meio com temperaturas conhecidas (temperatura de fusão/ebulição/ponto triplo de substâncias padrão) Entre o medidor e um outro medidor (padrão secundário)

6 Termopares Se dois fios de diferentes materiais A e B são conectados em um circuito tal que as junções são mantidas a temperaturas distintas T1 e T2, surge uma força eletromotriz entre as junções. A magnitude dessa força é dependente da diferença de temperatura entre os terminais e dos materiais dos fios. Efeito termelétrico: diversas aplicações. Ex: adegas.

7 Termopares Princípio de funcionamento: Efeito Seebeck:
Tendência dos elétrons de um condutor migrarem da região quente para a região fria (ou vice-versa) Outros efeitos relacionados: Efeito Peltier: Se uma corrente é induzida no circuito termoelétrico, calor é absorvido em uma das junções e emitido na outra Efeito Thomson: Calor é absorvido ou emitido ao longo de um condutor sujeito a uma corrente e a um gradiente de temperatura Manter corrente mínima possível Utiliza-se voltímetro

8 Termopares Junção de referência
Como o termopar mede diferenças de temperatura, para que seja efetivamente utilizado para medir uma temperatura, uma das junções deve ser posta a uma temperatura conhecida. Comumente utiliza-se gelo fundente ou o ponto triplo da água (mais precisos) Outra possibilidade: Bloco isotérmico com sensor absoluto de temperatura

9 Medição de temperatura em escoamento
Temperatura estática: Temperatura do fluido – medida por um termômetro que acompanha o elemento fluido Temperatura total (ou Temperatura de estagnação) Temperatura de um elemento fluido que é levado adiabaticamente ao repouso Como medir?

10 Medição de temperatura em escoamento
Medição de temperatura total Efeitos de perda de calor (condução/radiação)

11 Medição de temperatura em escoamento
Na prática: Fator de recuperação Temperatura indicada (medida) Temperatura total É necessário saber o número de Mach para encontrar a temperatura estática

12 Medição de temperatura em escoamento
Calibração para determinar fator de recuperação

13 Medição de temperatura em escoamento
Idealmente, fator de recuperação deve ser constante Usualmente busca-se Pode variar com: Mach Re Ângulo Material ou geometria do suporte etc

14 Referências Liepmann, H. W., & Roshko, A. Elements of gasdynamics
Seção 6-7 “Temperature and Heat Transfer Measurements” Doebelin, E. O. Measurement systems: application and design Bonham, C., et al. Stagnation temperature measurement using thin-film platinum resistance sensors.