第八章低溫測量技術(shù)ppt課件

1、第八章第八章 低溫測量技術(shù)低溫測量技術(shù)1 1 溫度測量溫度測量1) 金屬電阻溫度計金屬電阻溫度計 電阻溫度計的測溫原理是利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻率隨溫度變化而變化的特性。 安裝電阻溫度計時很重要的一環(huán)是消除熱應(yīng)力與機(jī)械應(yīng)力，因為應(yīng)力會產(chǎn)生附加電阻一種安裝方法是將鉑絲(直徑約0.1mm)纏繞成一螺旋體(外徑約0.5mm)，然后將螺旋體纏繞在個約5mm寬的開口云母文撐物上，如圖6.2所示感溫單元經(jīng)退火去應(yīng)力后被包在一個鉑管中，管中充滿了室溫下30一40 mmHg(45kPa)的He氣，然后管子密封 工業(yè)生產(chǎn)中常采用銷裝鉑電阻溫度計，這些溫度計通常被封裝在直徑大約4mm、長大約0-12mm的圓柱體金屬

2、殼體中。常用的材料：鉑、銅、鉛、銦常用的溫度計：pt1002熱電偶熱電偶 熱電偶可用于常溫范圍溫度測量，也可用于低溫環(huán)境中的溫度測量。 熱電偶的一個接點被放人被測溫度中，另一個接點放人參考溫度環(huán)境中，參考點可采用冰浴 低溫測量時，為提高精度，可采用液氮浴(或用液氫浴)作為參考點，則總的熱電勢將減小采用低溫參考點的好處是可大大減小沿?zé)犭娕紝?dǎo)線的傳導(dǎo)熱 熱電偶的一種不利之處是熱電勢太小，通常是毫伏級的這個問題可用幾個熱電偶構(gòu)成熱電偶堆來解決。熱電偶堆的熱電勢是堆積熱電偶的熱電勢之和，就是說，對M個熱電偶疊加，熱電勢是單個熱電偶的熱電勢的M倍銅一康銅(T型)熱電偶：-200 至環(huán)境溫度鉻鋁一鋁鉻(K

3、型)熱電偶：-200 至環(huán)境溫度镕鋁一金鐵(3鐵)熱電偶：10一180 K2 流量測量流量測量1孔板流量計孔板流量計 孔板流量計去測量低溫流體的流量時，如果流體接近飽和狀態(tài)，流體通過孔板時會產(chǎn)生一個閃發(fā)壓降。因為閃發(fā)并不是瞬間產(chǎn)生的，所以用水作流體得到的標(biāo)定曲線可被直接用于測量，只要保證孔板上游的流體為單相流體，由此所產(chǎn)生的誤差在1之內(nèi)。 為了保證測量孔板流量計上游的系統(tǒng)速度分布，在孔板流量計上游至少應(yīng)有10倍于管徑的直線長度，下游應(yīng)至少有5倍于管徑的直線長度孔板流量計由個中心帶尖角孔的厚度為1.6mm至3.2mm的薄板構(gòu)成對液體質(zhì)量流量的測量，孔板流量計的方程為2文丘利管流量計文丘利管流量計

4、 孔板流量計的一個不足之處是當(dāng)流體流過孔板時，有很大的摩擦與湍流能量損失為了避免這個問題，常用文丘利管作為流量計其簡圖示于圖6.10中 文丘利管流量計包括一個圓錐形的收縮管與一個直的喉管，其后有一個漸擴(kuò)管入口的圓錐角大約為20至22，出口角大約為5至7，喉口直徑大約為管徑的一半測壓點分別放在流量計上游大約為12管徑的地方與喉口中心處。 通過文丘利管的流量可由同孔板計一樣的關(guān)系式確定。3渦輪流量計渦輪流量計渦輪流量計是通過測量放在流道中心的自由旋轉(zhuǎn)渦輪的轉(zhuǎn)速來指示流量的 一個永久磁鐵放在流量計體中，每當(dāng)渦輪葉通過磁體面時，磁穿透率回路中的變化即在輸出端產(chǎn)生了一個電壓脈沖，其頻率與渦輪的轉(zhuǎn)速成正比

5、脈沖速率可用頻率計顯示，或在陰極射線管示波器屏幕上顯示 在低流量時，流體的粘度變化會導(dǎo)致標(biāo)定系數(shù)的變化，但在高流量時(在流量計的通常工作范圍)，粘度修正通?？珊雎?超聲波流量計超聲波流量計 低溫液體的流量測量幾乎都采用傳播速度法，其原理如圖6.12所示從兩個超聲波收發(fā)器中反復(fù)交替收發(fā)超聲波脈沖，由傳播時間差求出流速，計算方法如下； 從原理上來說，從常溫到低溫廣大區(qū)域，只要是單相流。不管是氣體還是液體，都使用超聲波流量計進(jìn)行測量。 超聲波流量計用于測量低溫流體的流量時，必須注意的問題是：由于超聲波收發(fā)器的材料選取不當(dāng)，在低溫區(qū)有可能不能工作；要防止收發(fā)器的振動向管壁等處傳播(這一點若不能控制，則

6、流量信號與噪音信號難以分辨)常溫下用的流量計雖然可使用橡膠等緩沖材料防止情況的發(fā)生，但在低溫區(qū)不能使用這種緩沖材料，必須采用特殊的緩沖方法3 液位液面丈量液位液面丈量1壓差式液面計壓差式液面計 根據(jù)低溫液體和氣體的密度不同，測量其液位高度所廣生的靜壓力，通過靜壓力的大小來指示液面高度。 它包括重量法、浮子法和流體靜力學(xué)壓差法等。 壓差式液面計(又稱漢普遜液面計)的結(jié)構(gòu)如圖10-24所示。 為了提高精度，可使用密度小的液體作為指示液。把貯液泡做得大些，指示管做成傾斜式的，也可以提高測量精度。 這種液面計的特點是結(jié)構(gòu)簡單，能連續(xù)指示。缺點是漏熱大，精度差，引出管容易凍結(jié)。適用靜止的貯槽。 與漢普遜

7、液面原理相同的還有膜盒式液位計。它的精度雖差一些，但適合運(yùn)輸槽車和大型貯榴中直接讀數(shù)。2浮力液面計浮力液面計 利用輕質(zhì)多孔物(相對密度一般為0.04)的浮力指示液面。其結(jié)構(gòu)原理見圖10-25，按指針的移動來指示液面高低。指針的重量約為多孔物的三倍左右。 浮力液面計的優(yōu)點是簡單直觀，且漏熱不大。3電阻液面計電阻液面計 利用電阻隨溫度而變，以及氣體與液體的熱導(dǎo)率不同的原理制成的。當(dāng)一電阻線通電后，便產(chǎn)生焦耳熱，使本身的溫度升高。由于液體和氣體的熱導(dǎo)率不同，放熱情況不一樣。就使電阻線在液體中和氣體中的溫度不一樣，從而有不同的電阻值，由該電阻的變化來指示液面的位置。 常用的電阻有碳電阻、熱敏電阻、錳鋼

8、電阻等。 這種液面計的精度差，特別是在加液過程中，由于氣液夾帶及容器內(nèi)溫度梯度少，其精度更差。優(yōu)點是可以遠(yuǎn)距離測量。4電容液面計電容液面計 利用低溫液體和氣體的介電常數(shù)不同而制成的，其結(jié)構(gòu)示圖見圖10-28。4 蒸發(fā)率的測定蒸發(fā)率的測定 日蒸發(fā)率：標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下日蒸發(fā)率：標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下101.3kPa，0），儲存適量），儲存適量的低溫液體，在達(dá)到熱平衡后的蒸發(fā)速率，一般以的低溫液體，在達(dá)到熱平衡后的蒸發(fā)速率，一般以24h計算。計算。它指一天它指一天(24h)內(nèi)蒸發(fā)的數(shù)量與容器的公稱容積之比：內(nèi)蒸發(fā)的數(shù)量與容器的公稱容積之比： 蒸發(fā)率指標(biāo)是衡量低溫容器絕熱性能最重要的參數(shù)。1稱重法稱重法 稱重法比較簡單

9、、可靠，適用于小型容器。容器裝好低溫液體后，置于重量計上精度較高的納磅秤也可)，待達(dá)到熱平衡時，測出24h內(nèi)液化氣體損耗的數(shù)量。 用這種方法測量時，測量的時間間隔長一點為好，這樣誤差較小，測量精度提高。2蒸氣流量測量法蒸氣流量測量法 通過流量計，如濕式流計、干式流量計(煤氣表)、轉(zhuǎn)子流量汁等一些儀表，測量蒸發(fā)氣體的流量。濕式流量計的精度比干式高，使用轉(zhuǎn)子流量計測量時，需進(jìn)行修正。 流量計測量的氣體流量是在一定的溫度、壓力條件下的氣體流量。由于測量時的壓力、溫度等條件不同，盡管從流量計上測得的流量相同，但實際的質(zhì)量是不相同的。因而，需作必要的修正。首先，要將測得的流量換算標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的流量：首先，要將測得的流量換算標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的流量：