熱工測(cè)量?jī)x表PPT 第3章4 測(cè)溫實(shí)例

1、第四節(jié) 測(cè)溫實(shí)例(shl) 主要內(nèi)容(nirng) 1 管內(nèi)流體溫度測(cè)量2 壁面溫度測(cè)量3 高溫氣體溫度測(cè)量共二十三頁(yè)1 管內(nèi)流體溫度(wnd)測(cè)量一、誤差(wch)產(chǎn)生的原因： t3tg,(傳導(dǎo)散熱） t2(輻射換熱忽略）L1L2tgt1t2a2a1t3如管內(nèi)流過的介質(zhì)是氣(汽）體，測(cè)溫管附近無低溫冷壁，管道外敷有絕熱層，管道內(nèi)壁溫度較高， tg不太高共二十三頁(yè)1 管內(nèi)流體溫度(wnd)測(cè)量式中：a1,a2管內(nèi)外(niwi)介質(zhì)對(duì)測(cè)溫管之間的放熱系數(shù)，1, 2管內(nèi)外兩段測(cè)溫管的熱導(dǎo)率， 1= 2 ,U1,U2兩段測(cè)溫管的截面周長(zhǎng)U1=U2=d1 ，F(xiàn)1,F2管內(nèi)外兩段測(cè)溫管的截面積F1=F2

2、 ，L1,L2管內(nèi)外測(cè)溫的長(zhǎng)度一、誤差產(chǎn)生的原因：共二十三頁(yè)二、減少誤差的方法增加流體與傳感件的換熱，減少散熱1)在測(cè)溫管向外散熱的情況下，誤差不可能等于零2）感受件放在管道流體速度(sd)最高的地方，即管道中心的軸線上。a1放熱系數(shù)增加，b1增加。3）使測(cè)溫管做成外形細(xì)長(zhǎng)而壁厚很薄的形狀。壁厚小，外徑d1小，U1/F1增加使b1增加。4)測(cè)溫管常用導(dǎo)熱性質(zhì)不良的材料如陶瓷，不銹鋼等來制造。測(cè)溫材料的熱導(dǎo)率1小，則b1增加。（但這類材料增加導(dǎo)熱阻力，使動(dòng)態(tài)測(cè)量誤差增加）共二十三頁(yè)5）把露出管道外面的部分(b fen)用保溫材料包起來。使管道中流體與管外介質(zhì)的溫差tg-t3減小。6）L1增加，誤

3、差減小，L2減少，誤差減小。二、減少(jinsho)誤差的方法共二十三頁(yè)共二十三頁(yè)2 壁面溫度(wnd)測(cè)量較多采用熱電偶測(cè)壁面溫度。因?yàn)闊犭娕加休^寬的測(cè)溫范圍，較小的測(cè)量端，能測(cè)點(diǎn)的溫度，準(zhǔn)確度較高。但熱電偶也是接觸式測(cè)溫法，破壞(phui)了被測(cè)表面的溫度場(chǎng)，因此產(chǎn)生誤差。一、熱電偶導(dǎo)熱誤差二、熱電偶的接點(diǎn)的導(dǎo)熱誤差共二十三頁(yè)一、熱電偶導(dǎo)熱(dor)誤差1 熱電偶與被測(cè)表面的接觸方式：a）點(diǎn)接觸，熱電偶的熱端直接與被測(cè)表面接觸b) 面接觸，熱電偶的熱端與導(dǎo)熱性能良好的銅片焊接在一起，金屬片與被測(cè)面接觸c)等溫線接觸，熱電偶的熱端與被測(cè)表面直接接觸，熱電極從熱端引出時(shí)沿表面等溫敷設(shè)一段距離（

4、約50倍熱電極直徑）后引出，熱電極與表面用絕緣材料隔開。d）分立接觸。兩熱電極分別(fnbi)與被測(cè)表面接觸，通過被測(cè)表面構(gòu)成回路共二十三頁(yè)共二十三頁(yè)一、熱電偶導(dǎo)熱(dor)誤差2 四種接觸方式的導(dǎo)熱誤差(1)將熱量集中在一點(diǎn)散失，d）將熱量分散在兩點(diǎn)上，b)散失的熱量由金屬片和接觸表面一起分?jǐn)偂?2) 故在相同外界條件下， a）的導(dǎo)熱誤差最大，d）次之，b）較小，c）的兩熱電極的散熱量雖然也集中在較小的區(qū)域，但由于(yuy)熱電極已與被測(cè)表面等溫敷設(shè)一段距離后才引出，散熱量主要由等溫敷設(shè)段供給的，熱端的溫度梯度比另外三種小的多，所以測(cè)量誤差最小。共二十三頁(yè)一、熱電偶導(dǎo)熱(dor)誤差3 誤差

5、還與被測(cè)表面的導(dǎo)熱能力有關(guān)。 如被測(cè)固體(gt)壁面材料為玻璃、陶瓷等導(dǎo)熱性差的物質(zhì)，采用1）誤差大，采用2）誤差小，因?yàn)榻饘倨膶?dǎo)熱性能好。當(dāng)金屬片有較大的面積時(shí)，導(dǎo)走相同的熱量所需的溫差會(huì)大大減小，熱電偶的溫度不會(huì)降太多。4 熱電偶直徑粗，散熱損失大，熱端溫度改變大，直徑細(xì)，熱端溫度改變小。5 壁面上方氣流速度增大熱端溫度改變大。6 測(cè)量管壁厚度增大，測(cè)量誤差小。熱電極導(dǎo)出的熱量，很快由管壁的其它部分補(bǔ)充了。共二十三頁(yè)二、熱電偶的接點(diǎn)的導(dǎo)熱(dor)誤差 熱電偶固定在被測(cè)表面的三種方法 球型焊，交叉焊（重疊焊），平行焊(1)球形焊：將熱電偶球形熱端的兩熱電極與被測(cè)表面焊在一起。 缺點(diǎn)：一個(gè)

6、點(diǎn)上有兩個(gè)熱電極同時(shí)導(dǎo)熱，有較大的導(dǎo)熱誤差(wch)減小此誤差的方法：熱電極要細(xì)，焊點(diǎn)盡量小，必要時(shí)可把焊點(diǎn)壓平。共二十三頁(yè)二、熱電偶的接點(diǎn)的導(dǎo)熱(dor)誤差 （2）交叉焊（重疊焊）：導(dǎo)熱性好的熱電極與被測(cè)表面焊在一起，然后將導(dǎo)熱性差的熱電極交叉疊焊在焊點(diǎn)表面上，再次(zi c)焊接。兩熱電極交叉處的溫度為指示溫度t2，t2和表面溫度t1有差值。如將導(dǎo)熱性能較好的熱電極緊靠在被測(cè)表面，可使t2比較接近t1 。交叉焊的導(dǎo)熱誤差比球形焊小。共二十三頁(yè)二、熱電偶的接點(diǎn)(ji din)的導(dǎo)熱誤差(3）平行焊：將兩熱電極分別平行焊在被測(cè)表面上，在兩焊點(diǎn)之間保持一段距離（對(duì)等溫導(dǎo)體表面一般約為15）。適

7、用于等溫表面溫度測(cè)量(cling)。平行焊兩電極分兩點(diǎn)焊在固定體表面，沒有交叉點(diǎn)離開壁面的問題，故沒有接點(diǎn)導(dǎo)熱誤差。測(cè)溫相對(duì)誤差：球形焊最大，交叉焊次之，平行焊最小共二十三頁(yè)3 高溫氣體(qt)溫度測(cè)量 測(cè)量鍋爐的煙氣溫度，測(cè)溫管會(huì)向附近的低溫受熱面輻射散熱，造成的測(cè)量誤差。一、降低沿測(cè)溫管傳導(dǎo)散熱采取的措施：選擇合適的安裝位置，確保(qubo)煙氣掃過測(cè)溫管裝在煙道內(nèi)的整個(gè)部分。提高測(cè)溫管裝設(shè)地點(diǎn)的煙氣內(nèi)壁的壁溫,如也讓煙氣流過。測(cè)溫管裝設(shè)部位外壁要敷較厚的絕緣層，使沿測(cè)溫管的散熱量減小。采取上述措施后，可認(rèn)為沿測(cè)溫管傳導(dǎo)散熱而造成的誤差接近零。共二十三頁(yè) 測(cè)量誤差主要有測(cè)溫管輻射給管壁造成

8、的，稱為熱輻射誤差。（例子中過熱器后煙氣的溫度的誤差可達(dá)-243 0C）1. 熱輻射誤差的數(shù)學(xué)(shxu)描述式中：C1=T為輻射散熱系數(shù)， 為全輻射體的斯忒藩波耳茲曼常數(shù)，等于5.67032*10-8 ， T為測(cè)溫表面的總輻射發(fā)射率，a1為管內(nèi)介質(zhì)和測(cè)溫管之間的放熱系數(shù)，T2為管壁的熱力學(xué)溫度。二、降低測(cè)溫管輻射(fsh)誤差共二十三頁(yè) 1）熱輻射產(chǎn)生的誤差很大：如測(cè)量過熱器后煙氣的溫度，溫度計(jì)讀數(shù)為5000C，附近冷表面平均溫度為4000C，煙氣對(duì)測(cè)溫管的對(duì)流放熱系數(shù)是29.1W/(m2. 0C)，測(cè)溫表面的輻射散熱系數(shù)是4.65*10-8W (m2. K4) ，利用上式算得煙氣的溫度，誤

9、差達(dá)-243 0C。 2）被測(cè)介質(zhì)溫度越高，此誤差越達(dá)。實(shí)際上，公式中各參數(shù)不好確定，無法用上述方法(fngf)修正誤差。二、降低測(cè)溫管輻射(fsh)誤差2 誤差大小的舉例共二十三頁(yè)1 . 熱輻射誤差與四次方差成正比，因此減少T1,T2之間的差別(chbi)， (1)如加隔離罩，把測(cè)溫管和冷的管壁隔離開。 原因：a 煙氣直接流過并加熱隔離罩的內(nèi)外壁，隔離罩承擔(dān)了對(duì)冷壁面輻射的任務(wù)。 b另外隔離罩的壁面溫度比冷壁面高得多，測(cè)溫管和隔離罩的直接的溫度差減小了。二、降低(jingd)熱輻射誤差3 采取的措施共二十三頁(yè)共二十三頁(yè) 由于測(cè)量誤差為： 隔離罩內(nèi)壁要做得特別(tbi)光亮，以減小C1二、降低

10、(jingd)熱輻射誤差3 采取的措施1 . 減少T1,T2之間的差別。如采用隔離罩（2）采用隔離罩的注意事項(xiàng)：上例中，隔離罩的直徑為測(cè)溫管的10倍，隔離罩內(nèi)壁是光亮的鍍鎳表面，測(cè)溫管與隔離罩內(nèi)壁的輻射換熱系數(shù)C1減小到0.349 *10-8W (m2. K4) ，隔離罩與冷壁面的輻射換熱系數(shù)C3為4.65 *10-8W (m2. K4) ，氣體對(duì)隔熱罩和測(cè)溫管的對(duì)流放熱系數(shù)為29.1 W (m2. K) 。估算結(jié)果，此時(shí)誤差可減小到100C。為近一步減小誤差可加裝第二層隔離罩（3）加隔離罩的效果：上例誤差可減小到100C共二十三頁(yè)應(yīng)指出，裝設(shè)隔離罩的困難：裝設(shè)隔離罩后要保證氣流順利流過測(cè)溫管

11、隔離罩使用過程中會(huì)被污染加大表面粗糙度，使表面發(fā)射率增加，誤差(wch)逐漸加大二、降低(jingd)熱輻射誤差3 采取的措施 2. 減小C1 ，即減小測(cè)溫管的總輻射發(fā)射率T （C1=T, 為常量）不同測(cè)溫材料T不同。陶瓷保護(hù)套管的大，耐熱合金剛的較小，因高溫下多用陶瓷保護(hù)套管，所以誤差較大。在短時(shí)間測(cè)溫，可直接把鉑銠鉑熱電極裸露使用共二十三頁(yè)3.采用雙熱電偶測(cè)溫（粗細(xì)不同的兩對(duì)熱電偶），用計(jì)算方法消除(xioch)輻射誤差。二、降低(jingd)熱輻射誤差3 采取的措施4. 增加氣流和測(cè)溫管之間的對(duì)流放熱系數(shù)a1。將測(cè)量元件放在中心軸線上共二十三頁(yè)內(nèi)容摘要第四節(jié) 測(cè)溫實(shí)例。2）感受件放在管道流體速度最高的地方，即管道中心的軸線上。二、熱電偶的接點(diǎn)的導(dǎo)熱誤差。當(dāng)金屬片有較大的面積時(shí)，導(dǎo)走相同的熱量所需的溫差會(huì)大大減小，熱電偶的溫度不會(huì)降太多。熱