《热工测量及仪表》PPT课件

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1、热工测量仪表——接触测温及误差讨论引言接触式测温：测温时仪表的感温元件必须与被测介质直接接触，此时仪表指示的温度是测温元件本身的温度，与被测介质的真实温度有差别。本章的任务：研究这种差别的大小及其减小的方法。引言（续）如用热电偶测量锅炉过热器后的烟气温度Tg(如右图所示)，热电偶热端温度为T，由于Tg＞T，所以烟气就以对流、辐射及传导方式将热量Q1传给热电偶；热电偶冷端处于温度为T3的环境中，T3远低于T，因此就有热量Ｑ2沿着热电偶套管传给周围环境;过热器管壁温度为T1，省煤器管壁温度为T2。T1和T2都低于T，故热电偶以辐射方式将热量Ｑ3传给过热器及省煤

2、器。热电偶接受的热量为Ｑ1；，散失的热量为Ｑ2＋Ｑ3，达到热平衡时Q1=Ｑ2＋Q3，即补充的热量等于散失的热量。然而只有ΔT＝Tg－T＞０时，才会有Q1，也就是说T永远不可能等于Tg。ΔT就是测温误差。要减小ΔT使感受件的温度接近被测介质的温度，就必须增大烟气对热电偶的传热和减小热电偶对外的传导散热和辐射散热。一、管道流体温度测量管道中流体温度的测量，是热工测量中经常遇到的问题，例如管道中的蒸汽温度或水温度的测量。图6-2为测量装置的示意。在管道中流过温度为的流体，管周围介质的温度为，如果，就有热量沿感受件向外导出，这就是导热损失，由于存在着导热损失，感受

3、件的温度比流体温度要低些，即产生了导热误差一、管道流体温度测量（续1）（由于保护套管或测温管的直径不大，可假定感受件和其外面的保护套管或测温管的温度一致的，都是。）如管道中流过的介质是气（汽）体，测温管附近无低温的冷壁，管道外又敷有绝热层，即管道内壁温度较高，且介质的温度不太高时，测温管对管子内壁的辐射散热影响可以忽略。如果管道中介质为液体，则测温管对管内壁不会有辐射散热。在以上情况下，根据传热学的原理，一、管道流体温度测量（续2）可以得到导热误差的关系式为：其中式中——分别为管内外介质对测温管之间的放热系数；——分别为管内外两段测温管的热导率，；——分别

4、为和两段测温管的截面周长，；——分别为管内外两段测温管的截面积，；——分别为管内外测温管的长度。注：ch这是双曲余弦ch=(e^-x+e^x)/2双曲正弦是sh=(e^-x-e^x)/2th=sh/ch(双曲正切),cth=1/th(双曲余切)一、管道流体温度测量（续3）从式（6-1）可见：1）在测温管向外散热的情况下，误差不可能等于零。2）管道中流体与管外介质的温度差越大，测温误差越大。为了减小误差，应该把露出在管道外的测温管用保温材料包起来，这样不仅使得露出部分温度提高，减小导热损失，而且也使露出部分和外面介质的热交换减少，放热系数减小，因此可以减小测

5、温误差。3）当增加，即插到管道内介质部分测温管长度增加，双曲余弦，双曲正切都增加，导热误差减小；当减小，双曲余切增加，测温误差也减小。4）当放热系数增加，增加时，误差减小。因此应该把感受件放在流体速度最高的地方，即管道中心轴线上。一、管道流体温度测量（续4）5）增加使增加，可以使误差减小。因为（式中为测温管的内径，为测温管的外径，为测温管壁厚，如图6-3所示）。所以要想增加，就应该使测温管的壁厚，外径尽量减小，也就是应将测温管做成外形细长而壁厚很薄的形状。一、管道流体温度测量（续5）6）测温管材料的热导率小，则增加，误差减小。因此测温管常用导热性质不良的材

6、料如陶瓷，不锈钢等来制造（应该注意，采用这类材料制造测温管使会增加导热阻力，使动态测量误差增加）。至于减少b2的问题，关键在于使变小，方法是在测量管的露出部分加绝热层。一、管道流体温度测量（续6）图6-4表示了感应件的几种不同的安装方案。管道中流过压力为3MPa，温度为386摄氏度的过热蒸汽，管道内径为100mm，流速为30m/s，方案1采用铂电阻温度计，沿管道中心线插的很深，安装部位的管道有很厚的绝热层，测温管露出部分很少，这种方案的测量误差接近于零；方案2采用水银温度计，测温管外有绝热层，其测量误差为-1摄氏度；方案3与方案2的不同之处是测温管的直径和

7、管壁厚度都较大，因此误差也增大了，达到-2摄氏度；一、管道流体温度测量（续7）方案4与方案2不同的地方是测温管没有插到管道中心（L1较小），因此误差达到-15摄氏度，即-4%左右；方案5也是用电子温度计测量，安装地点的管道没有绝热层，而且温度计的露出部分L2较长，L1又不象方案1中那样长，因此测量误差达到-45摄氏度，即-12%。图6-4中的例子说明了，在测量管道中的流体温度时，如果遵循前面提出的原则来安装温度计，测量误差是可能减至极小的。一、管道流体温度测量（续8）在电厂中测量高温高压主蒸汽温度的热电偶会遇到如下问题：由于高温高压气流的冲刷，伸至管道中心

8、处的热电偶容易产生振动断裂事故。为了防止断裂，应减小热电偶插入管道