J tip ısıl çift kalibrayonunda sıcaklık kuyusu ısı dağılımı kaynaklı belirsizliğin azalması

Abstract

Bu çalışmada, J tipi ısıl çift kalibrasyonunu iyileştirme amacıyla, sıcaklık kuyusu ısı dağılımı kaynaklı belirsizliği düşürmek için Taguchi yöntemi ile deney tasarımı gerçekleştirilmiştir. Bu kapsamda, ısı dağılımını etkilediği düşünülen parametreler belirlenmiş, sıcaklık kuyusu ve uygun uçlar (insertler) kullanılarak deneyler gerçekleştirilmiştir. J-tipi ısıl çift kalibrasyonu, sıcaklık kuyusu, kuyu içindeki hazneye yerleştirilen ve ısı transferini sağlayan uç ve standart ısıölçer ile gerçekleştirilmektedir. Isıl çift de standart ısıölçer gibi uç içinde kendine ayrılan haznelerden birine yerleştirilmektedir. Deney kapsamında, sıcaklık kuyusu istenen sıcaklığa ayarlanmakta, sıcaklık istikrarlı hale geldiğinde ısıl çift ve standart ısıölçerden sıcaklık okuması yapılmaktadır. Standart değerine göre ısıl çift kalibrasyonu gerçekleştirilmektedir. Uç ise taşıma ve iletim mekanizmalarıyla sıcaklık kuyusu ile standart ısıölçer ve ısıl çift arasındaki ısı transferini gerçekleştirmektedir. Isı dağılımındaki sıcaklık salınımının, ısınan havanın yükselerek uç ile ısıl çift arasında kalan boşluklardan kaçması sonucu oluştuğu görülmüştür. Bu kapsamda, sıcaklık salınımını düşürebilmek için belirlenen deney parametreleri ile Taguchi yöntemi kullanarak deneyler gerçekleştirilmiştir. Kullanılan parametreler sırasıyla, uç malzemesi, ısıl çift daldırma derinliği ve ucun içindeki haznenin geometrisidir.Çalışma sonucunda ısıl çift kalibrasyonunda sıcaklık kuyusu ısı dağılımını en az seviyeye indiren parametre değerleri elde edilmiştir.

In this study, design of experiments by Taguchi method have been performed in order to reduce temperature oscillation arised uncertainty during calibration of J-type thermocouples. Within the scope of this study, parameters which are assumed to effect temperature oscillations have been determined and necessary experiments have been conducted using temperature well and proper inserts.Calibration of a J-type thermocouple is performed using a temperature well, an insert located inside the temperature well and standard thermometer which is further located inside the hole in the insert. Thermocouple is also located inside the insert. During the experiment, temperature well is adjusted to the desired temperature at which the calibration is performed and readings from both the thermocouple and standard thermometer are acquired when the temperature inside the temperature well is stabilized. Calibration process is finalized based on the readings from both the thermocouple and the thermometer. Moreover, the insert inside the temperature well provides the heat transfer between the walls of the temperature well and standard thermometer and the thermocouple which is being calibrated. The reason of the temperatue oscillations during calibration is assumed to be the heat flux between the temperature well, insert and thermocouple. Therefore, a series of controlled experiments has been conducted in order to reduce the temperature oscillations by using proper independant parameters and Taguchi orthogonal array (L9) . The variables are insert material, thermocouple immersion depth and the geometry of the receptacles inside the insert. As a result of the study, values for parameters which results in best possible temperature homogeneity for temperature well is achieved.