項(xiàng)目二 溫度測(cè)量課件

項(xiàng)目二溫度測(cè)量項(xiàng)目二溫度測(cè)量任務(wù)八熱電偶溫度計(jì)任務(wù)九熱電阻溫度計(jì)任務(wù)十溫度顯示儀表測(cè)溫原理定理證明補(bǔ)償方法任務(wù)七概述測(cè)溫原理動(dòng)圈表顯示原理任務(wù)七概述一、溫度的概念溫度是衡量物體冷熱程度的物理量，溫度的冷熱有物體內(nèi)部分子運(yùn)動(dòng)快慢來(lái)決定。從微觀上講，物體溫度的高低標(biāo)志著組成物體的大量分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的劇烈程度，即對(duì)其分子平均動(dòng)能大小的一種量度。二、溫標(biāo)的概念 所謂“溫標(biāo)”即衡量物體溫度高低的標(biāo)尺。只有建立精確的溫標(biāo)，才能準(zhǔn)確地測(cè)取溫度。不同的溫標(biāo)表示同一點(diǎn)的溫度只是數(shù)值不同。下面介紹四種溫標(biāo)：1、攝氏溫標(biāo)也叫百分溫標(biāo)，利用水銀等物體體積的熱脹冷縮的性質(zhì)建立起來(lái)的。標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，冰的融點(diǎn)為0℃，水的沸點(diǎn)為100℃，0℃到100℃之間分成一百等分，每份為1℃。2、華氏溫標(biāo) 在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，冰的融點(diǎn)為32℉，水的沸點(diǎn)為212℉，中間分成180等分，每一等分為一華氏度，即1℉。攝氏溫標(biāo)與華氏溫標(biāo)之間的關(guān)系為華氏溫度=(1.8×t+32)℉式中：t代表攝氏溫標(biāo)的溫度示值。華氏溫度單位在我國(guó)法定計(jì)量單位中已被淘汰

3、熱力學(xué)溫標(biāo) 熱力學(xué)溫標(biāo)是以熱力學(xué)第二定律為基礎(chǔ)的溫標(biāo)，它已由國(guó)際權(quán)度大會(huì)采納作為國(guó)際統(tǒng)一的基本溫標(biāo)。熱力學(xué)溫標(biāo)又稱開(kāi)氏溫標(biāo)(以符號(hào)K表示)，它規(guī)定分子運(yùn)動(dòng)停止時(shí)的溫度為絕對(duì)零度(或稱最低理論溫度)。熱力學(xué)溫標(biāo)是純理論的，不能付諸實(shí)用，4、國(guó)際實(shí)用溫標(biāo) t=T-273.15t為攝氏溫度，T為K氏溫度。按測(cè)量方式分類按測(cè)量原理分類按測(cè)量方式分類按測(cè)量原理分類接觸式溫度計(jì)膨脹式溫度計(jì)固體膨脹式溫度計(jì)接觸式溫度計(jì)熱電偶式溫度計(jì)標(biāo)準(zhǔn)材料熱電偶溫度計(jì)液體膨脹式溫度計(jì)特殊材料熱電偶溫度計(jì)壓力表式溫度計(jì)氣體壓力式溫度計(jì)液體壓力式溫度計(jì)非接觸式溫度計(jì)光學(xué)高溫計(jì)蒸汽壓力式溫度計(jì)光電高溫計(jì)熱電阻式溫度計(jì)金屬熱電阻溫度計(jì)紅外測(cè)溫儀半導(dǎo)體熱電阻溫度計(jì)任務(wù)八熱電偶溫度計(jì)

熱電偶是由兩根不同材料的導(dǎo)體A和B焊接或絞接而成。焊接的一端稱作熱電偶的熱端或工作端，連接導(dǎo)線的一端稱為熱電偶的冷端或自由端。一、熱電偶測(cè)溫原理1、溫差電動(dòng)勢(shì)(湯姆遜電動(dòng)勢(shì))當(dāng)一種均質(zhì)導(dǎo)體(N處處相等)其兩端溫度分別處于T〉T0時(shí)，由于導(dǎo)體兩端電子擴(kuò)散數(shù)量不等而最終造成兩端平衡了的電位差，這種電位差稱為溫差電動(dòng)勢(shì)，也稱湯姆遜電動(dòng)勢(shì)，用eA(T，T0)表示之?！獪愤d系數(shù)，表示單一導(dǎo)體兩端單位溫度差為1℃時(shí)所產(chǎn)生的溫差電勢(shì)，與材料性質(zhì)和兩端溫度有關(guān)。2、接觸電動(dòng)勢(shì)（玻爾帖電勢(shì)）當(dāng)兩種不同材料的導(dǎo)體接觸時(shí)，由于它們的自由電子密度不同，形成電子在兩個(gè)方向上擴(kuò)散速率不同從A擴(kuò)散到B的自由電子比B到A的多，結(jié)果A帶正電B帶負(fù)電，在A和B的接觸面形成一靜電場(chǎng)，方向由A到B，這個(gè)靜電場(chǎng)阻礙電子繼續(xù)擴(kuò)散，當(dāng)擴(kuò)散作用與阻礙作用平衡時(shí)形成一電勢(shì)稱為接觸電勢(shì)。計(jì)作eAB（t）。其中：k——波爾茲曼常數(shù):

T——節(jié)點(diǎn)所處溫度；

e——電子電荷:

NA、NB

——導(dǎo)體A、B的電子濃度；3.回路總電勢(shì)：用小寫(xiě)e表示接觸或溫差電勢(shì)，用大寫(xiě)E表示回路總電勢(shì)，且，，則如下圖所示，有：其中：——導(dǎo)體A、B的湯姆遜系數(shù)；——導(dǎo)體A在結(jié)點(diǎn)溫度為T(mén)、T0時(shí)的電子密度；——導(dǎo)體B在結(jié)點(diǎn)溫度為T(mén)、T0時(shí)的電子密度；ABTT0它與熱電偶的長(zhǎng)短、粗細(xì)形狀無(wú)關(guān)。因此，只要測(cè)出熱電勢(shì)的大小，就能得到熱端溫度(被測(cè)溫度)的數(shù)值。這就是熱電偶的測(cè)溫原理。不同材料制成的熱電偶在相同溫度下產(chǎn)生的熱電勢(shì)是不同的，可在分度表中查得，分度表中數(shù)據(jù)都是以t0=0℃的條件下進(jìn)行分度的，配套使用的儀表也是以冷端為零度進(jìn)行刻度的，如實(shí)際測(cè)溫時(shí)，t0不是0℃，則熱電勢(shì)與溫度間的關(guān)系可按下式進(jìn)行計(jì)算：EAB(t，t0)=EAB(t，0)-EAB(t0，0)二、熱電偶的基本定律及其應(yīng)用1．均質(zhì)導(dǎo)體定律由一種均質(zhì)導(dǎo)體A組成的熱電偶回路，無(wú)論兩接點(diǎn)溫度如何，也不論其幾何尺寸如何，總熱電勢(shì)EAB(T，T0)=0。因?yàn)樗鼈兊碾娮用芏榷际荖A。如果有熱電勢(shì)產(chǎn)生，即說(shuō)明熱電極是不均勻的或不相同的，應(yīng)用:檢查熱電極的不均勻性。推論：(1)不同材質(zhì)導(dǎo)體A和B組成的熱電偶回路，兩端溫度相同，總熱電勢(shì)仍為零，因兩端接觸電勢(shì)相同，方向相反而互相抵消。(2)熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)與材質(zhì)及兩端接點(diǎn)溫度有關(guān)，而與熱電極的長(zhǎng)短、粗細(xì)、形狀以及中間溫度分布無(wú)關(guān)，所以材質(zhì)相同的熱電偶可以互換。2中間導(dǎo)體定律

證明在熱電偶回路中插入第三中導(dǎo)體不會(huì)改變?cè)芈返碾妱?shì)大小.3．中間溫度定律熱電偶絲A和B在接點(diǎn)溫度t、t0時(shí)的熱電勢(shì)等于熱電偶絲A和B在接點(diǎn)溫度為t、tn和tn、t0時(shí)的熱電勢(shì)總和。用公式表示EAB(t，t0)=EAB(t,tn)+EAB(tn,t0) (2—5)中間溫度定律為補(bǔ)償導(dǎo)線和分度表的應(yīng)用提供了理論依據(jù)。證明：E=E1+E2即得：當(dāng)T0=0時(shí)，有：其中，Tn稱為中間溫度。四、熱電偶的構(gòu)造及結(jié)構(gòu)形式1．熱電偶的構(gòu)造1-熱電極2-絕緣子3-保護(hù)管4-接線盒。2．熱電偶的結(jié)構(gòu)形式熱電偶的結(jié)構(gòu)形式是根據(jù)它的用途和安裝位置的具體情況來(lái)決定的。除上述帶有保護(hù)套管的形式外，還有薄膜式、熱套式和鎧裝型熱電偶。五、熱電偶的冷端溫度補(bǔ)償1．冰點(diǎn)法如果把冷端置入于溫度為O℃的環(huán)境中，就不需要加以冷端溫度的補(bǔ)償，直接利用分度表獲知熱端溫度，因?yàn)榉侄缺硎腔诶涠藴囟葹镺℃時(shí)計(jì)算出來(lái)的。冰點(diǎn)槽很容易提供溫度為0℃的環(huán)境。冰點(diǎn)法具有實(shí)現(xiàn)方便、測(cè)量準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)，但這種方法只能局限于實(shí)驗(yàn)室中，在線測(cè)量一般不會(huì)采用。2．計(jì)算法如果冷端溫度為t0時(shí)測(cè)得的熱電勢(shì)為EAB(t，t0)，那么就可以采用下式求出EAB(t，0)，再查表得出熱端溫度t。E(t，0)=E(t，t0)+E(t0，0)4.補(bǔ)償導(dǎo)線法無(wú)論那種測(cè)量方法都希望冷端溫度不要變化，最好等于0℃，但實(shí)際使用中，冷端離管道比較近時(shí)，受管道溫度波動(dòng)影響比較大，容易變化，如果延長(zhǎng)熱電偶長(zhǎng)度，由于熱電偶材料非常昂貴，經(jīng)濟(jì)不劃算。能否為熱電偶尋找”替身”，要求在低溫下能代替即可.補(bǔ)償導(dǎo)線(目標(biāo):延長(zhǎng)熱電偶)。補(bǔ)償導(dǎo)線也有型號(hào)區(qū)分。5.補(bǔ)償電橋法補(bǔ)償電橋(又稱冷端溫度補(bǔ)償器)法是利用不平衡電橋產(chǎn)生的不平衡電壓來(lái)補(bǔ)償熱電偶因冷端溫度變化引起的熱電勢(shì)變化值，從而達(dá)到等效地使冷端溫度恒定的一種自動(dòng)補(bǔ)償法。二、常用熱電阻常用的標(biāo)準(zhǔn)熱電阻有鉑電阻和銅電阻。鉑電阻測(cè)量范圍寬且精度高，一般可以作為真值使用。銅電阻由于外層為漆包線，所以測(cè)量溫度范圍小。1．鉑熱電阻鉑電阻的特點(diǎn)是精確度高、穩(wěn)定性好、性能可靠，但是在還原性介質(zhì)中，特別是高溫下很容易被從氧化物中還原出來(lái)的蒸氣所玷污而變脆，并改變電阻與溫度間關(guān)系。為了克服上述缺點(diǎn)使用時(shí)熱電阻芯應(yīng)裝在保護(hù)套管中。在0—630.74℃范圍內(nèi)，鉑電阻與溫度的關(guān)系可用下式表示Rt=R0(1+At+Bt2) 中Rt——溫度為t時(shí)熱電阻的電阻值；R0——溫度為t0時(shí)熱電阻的電阻值。IPTS-68規(guī)定，A—常數(shù)，A=3.96847×10-3℃-1，B—常數(shù)，B=-5.847×10-7℃-1。

我國(guó)常用的工業(yè)鉑電阻Ptl00分度號(hào)取R0=100Ω，Pt50分度號(hào)取R0=50Ω，標(biāo)準(zhǔn)或?qū)嶒?yàn)室用鉑電阻的R0為10Ω或30Ω。測(cè)溫范圍：-259.34～630.74℃。2．銅熱電阻工業(yè)上常用銅熱電阻來(lái)測(cè)量-50℃～+150℃范圍的溫度，銅容易提純，價(jià)格比鉑便宜很多，電阻溫度關(guān)系是線性的，用公式Rt=R0(1+αt)表示，。α=(4.25～4.28)×10-3／℃。但是銅的電阻率比鉑的電阻率約小5／6，所以制成一定電阻值的熱電阻時(shí)，與鉑相比，若電阻絲的長(zhǎng)度相同時(shí)，則銅電阻絲就很細(xì)，機(jī)械強(qiáng)度降低，若線徑相同，長(zhǎng)度則增高許多倍，體積增大。此外，銅在100℃以上容易氧化，抗腐蝕性能又差，所以工作溫度不超過(guò)150℃。分度號(hào)Cu100，Cu50。三、熱電阻的技術(shù)特性鉑熱電阻的精度等級(jí)：Ⅰ（0℃時(shí)電阻的允許誤差為±0.05%）Ⅱ（0℃時(shí)電阻的允許誤差為±0.1%）。銅熱電阻的精度等級(jí)：Ⅱ（0℃時(shí)電阻的允許誤差為±0.05%）Ⅲ（0℃時(shí)電阻的允許誤差為±0.1%）兩級(jí)。四、熱電阻的故障熱電阻的故障常見(jiàn)的是斷路，可先找出斷線處重新焊好，即可繼續(xù)使用。修理后的熱電阻必要時(shí)應(yīng)重新校驗(yàn)。任務(wù)十溫度顯示儀表1、XCZ-101配接熱電偶的動(dòng)圈表2）XCZ-102（和熱電阻配套使用的動(dòng)圈表）能測(cè)量電壓的儀表英語(yǔ)小知識(shí)Combustionchambersootblower燃燒室吹灰器

Convectionheatingsurfacesootblower

對(duì)流受熱面吹灰器

GAHsootblowe