测温实例

测温实例主要内容1管内流体温度测量2壁面温度测量3高温气体温度测量1管内流体温度测量误差产生的原因：t3tg,(传导散热）t2(辐射换热忽略）L1L2tgt1t2a2a1t3)]Lb(cth)Lb(thbb)[Lb(chttttgg22112111311如管内流过的介质是气(汽）体，测温管附近无低温冷壁，管道外敷有绝热层，管道内壁温度较高，tg不太高1管内流体温度测量)]Lb(cth)Lb(thbb)[Lb(chttttgg2211211131111111FUab22222FUab式中：a1,a2管内外介质对测温管之间的放热系数，λ1,λ2管内外两段测温管的热导率，λ1=λ2,U1,U2两段测温管的截面周长U1=U2=Πd1，F1,F2管内外两段测温管的截面积F1=F2，L1,L2管内外测温的长度误差产生的原因：减少误差的方法：增加流体与传感件的换热，减少散热1)在测温管向外散热的情况下，误差不可能等于零2）感受件放在管道流体速度最高的地方，即管道中心的轴线上。a1放热系数增加，b1增加。3）使测温管做成外形细长而壁厚很薄的形状。壁厚δ小，外径d1小，U1/F1增加使b1增加。4)测温管常用导热性质不良的材料如陶瓷，不锈钢等来制造。测温材料的热导率λ1小，则b1增加。（但这类材料增加导热阻力，使动态测量误差增加）5）把露出管道外面的部分用保温材料包起来。使管道中流体与管外介质的温差tg-t3减小。6）L1增加，误差减小，L2减少，误差减小。减少误差的方法：2壁面温度测量•较多采用热电偶测壁面温度。因为热电偶有较宽的测温范围，较小的测量端，能测点的温度，准确度较高。•但热电偶也是接触式测温法，破坏了被测表面的温度场，因此产生误差。（1）热电偶导热误差（2）热电偶的接点的导热误差（1）热电偶导热误差1热电偶与被测表面的接触方式：a）点接触，热电偶的热端直接与被测表面接触B）面接触，热电偶的热端与导热性能良好的铜片焊接在一起，金属片与被测面接触C）等温线接触，热电偶的热端与被测表面直接接触，热电极从热端引出时沿表面等温敷设一段距离（约50倍热电极直径）后引出，热电极与表面用绝缘材料隔开d）分立接触，两热电极分别与被测表面接触，通过被测表面构成回路（1）热电偶导热误差2四种接触方式的导热误差1)将热量集中在一点散失，d）将热量分散在两点上，b)散失的热量由金属片和接触表面一起分摊。2)故在相同外界条件下，a）的导热误差最大，d）次之，b）较小，c）的两热电极的散热量虽然也集中在较小的区域，但由于热电极已与被测表面等温敷设一段距离后才引出，散热量主要由等温敷设段供给的，热端的温度梯度比另外三种小的多，所以测量误差最小。（1）热电偶导热误差3误差还与被测表面的导热能力有关。如被测固体壁面材料为玻璃、陶瓷等导热性差的物质，采用1）误差大，采用2）误差小，因为金属片的导热性能好。当金属片有较大的面积时，导走相同的热量所需的温差会大大减小，热电偶的温度不会降太多。4热电偶直径粗，散热损失大，热端温度改变大，直径细，热端温度改变小。5壁面上方气流速度增大热端温度改变大。6测量管壁厚度增大，测量误差小。热电极导出的热量，很快由管壁的其它部分补充了。（2）热电偶的接点导热误差热电偶固定在被测表面的三种方法球型焊，交叉焊（重叠焊），平行焊1)球形焊：将热电偶球形热端的两热电极与被测表面焊在一起。–缺点：一个点上有两个热电极同时导热，有较大的导热误差–减小此误差的方法：热电极要细，焊点尽量小，必要时可把焊点压平。（2）热电偶的接点导热误差2）交叉焊（重叠焊）：导热性好的热电极与被测表面焊在一起，然后将导热性差的热电极交叉叠焊在焊点表面上，再次焊接。–两热电极交叉处的温度为指示温度t2，t2和表面温度t1有差值。–如将导热性能较好的热电极紧靠在被测表面，可使t2比较接近t1。交叉焊的导热误差比球形焊小。（2）热电偶的接点导热误差3）平行焊：将两热电极分别平行焊在被测表面上，在两焊点之间保持一段距离（对等温导体表面一般约为1－5）。–适用于等温表面温度测量。–平行焊两电极分两点焊在固定体表面，没有交叉点离开壁面的问题，故没有接点导热误差。•测温相对误差：球形焊最大，交叉焊次之，平行焊最小3高温气体温度测量测量锅炉的烟气温度，测温管会向附近的低温受热面辐射散热，造成测量误差。1）降低沿测温管传导散热采取的措施：–选择合适的安装位置，确保烟气扫过测温管装在烟道内的整个部分。–提高测温管装设地点的烟气内壁的壁温,如也让烟气流过。–测温管装设部位外壁要敷较厚的绝缘层，使沿测温管的散热量减小。采取上述措施后，可认为沿测温管传导散热而造成的误差接近零。测量误差主要有测温管辐射给管壁造成的，称为热辐射误差。（如：过热器后烟气的温度的误差可达-2430C）热辐射误差的数学描述式中：C1=σεT为辐射散热系数，σ为全辐射体的波耳兹曼常数，等于5.67032*10-8，εT为测温表面的总辐射发射率，a1为管内介质和测温管之间的放热系数，T2为管壁的热力学温度。)TT(aCTTg42411112）降低测温管辐射误差热辐射产生的误差很大：如测量过热器后烟气的温度，温度计读数为5000C，附近冷表面平均温度为4000C，烟气对测温管的对流放热系数是29.1W/(m2.0C)，测温表面的辐射散热系数是4.65*10-8W(m2.K4)，利用上式算得烟气的温度，误差达-2430C。被测介质温度越高，此误差越大。实际上，公式中各参数不好确定，无法用上述方法修正误差。2）降低测温管辐射误差误差大小举例：1.热辐射误差与四次方差成正比，因此减少T1,T2之间的差别如加隔离罩，把测温管和冷的管壁隔离开。原因：a烟气直接流过并加热隔离罩的内外壁，隔离罩承担了对冷壁面辐射的任务。b另外隔离罩的壁面温度比冷壁面高得多，测温管和隔离罩的直接的温度差减小了。2）降低测温管辐射误差采取措施：由于测量误差为：隔离罩内壁要做得特别光亮，以减小C1)TT(aCTTg434112）降低热辐射误差采取的措施减少T1,T2之间的差别。如采用隔离罩采用隔离罩的注意事项：上例中，隔离罩的直径为测温管的10倍，隔离罩内壁是光亮的镀镍表面，测温管与隔离罩内壁的辐射换热系数C1减小到0.349*10-8W(m2.K4)，隔离罩与冷壁面的辐射换热系数C3为4.65*10-8W(m2.K4)，气体对隔热罩和测温管的对流放热系数为29.1W(m2.K)。估算结果，此时误差可减小到－100C。为近一步减小误差可加装第二层隔离罩加隔离罩的效果：上例误差可减小到－100C•应指出，装设隔离罩的困难：–装设隔离罩后要保证气流顺利流过测温管–隔离罩使用过程中会被污染加大表面粗糙度，使表面发射率增加，误差逐渐加大2）降低热辐射误差采取措施：减小C1，即减小测温管的总辐射发射率εT（C1=σεT,σ为常量）不同测温材料εT不同。陶瓷保护套管的大，耐热合金刚的较小，因高温下多用陶瓷保护套管，所以误差较大。采用双热电偶测温（粗细不同的两对热电偶），用计算方法消除辐射误差。2）降低热辐射误差采取措施：增加气流和测温管之间的对流放热系数a1，将测量元件放在中心轴线将测量元件放在中心轴线上