接触测温方法的讨论课件

1、接触测温方法的讨论第5章 接触测温方法的讨论接触测温方法的讨论接触测温即感温元件直接与被测介质接触，如热电偶、热电阻测温。以接触法测温的仪表指示的温度是感温元件本身的温度，一般这个温度和被测介质的温度是有差值的。以用热电偶测量锅炉过热器后的烟气温度为例说明。接触测温方法的讨论烟气经过热电偶时，烟气以对流、辐射及导热方式向热电偶传热Q1。热电偶向周围环境传热Q2。热电偶以辐射方式向过热器、省煤器传热Q3。热平衡时有，Q1=Q2+Q3。由于Q20、Q30， Q10。 Q10，只有在ttg-t0才能成立（tg为烟气温度，t为热电偶热端温度）， 即t不可能等于tg，t就是测温误差。接触测温方法的讨论5

2、.1 管内流体温度测量设流体温度为tg，环境温度为t3，热电偶温度为t1；管道外敷有绝热层，管道内壁温度较高，可忽略感温元件与内壁之间的辐射换热。接触测温方法的讨论根据传热学上的肋片计算可推导出1,2:内外介质与测温管之间的对流换热系数；1,2:管内外两段测温管的热导率，1=2；U1,U2:分别为L1和L2两段测温管的截面周长，U1=U2=d1；F1,F2:分别为管内外两段测温管的截面积，F1=F2；L1,L2:分别为管内外测温管的长度。22222111112211211131 )()(1)(FUbFUbLbcthLbthbbLbchttttgg接触测温方法的讨论双曲函数： x,chx; x,

3、thx;x,cthx。xhcthxdxdxhthxdxdshxchxdxdshxhxchxhxeeeecthxeeeethxeechxeeshxxxxxxxxxxxxx22csc sec 1csc 1sec 2 2接触测温方法的讨论提高测量精度可从两方面进行：1 温度计的安装方式 使|tg-t3|尽可能小；由于管道周围介质温度t3低于tg，tg-t30，误差存在。由于tgt3，会向环境散热，应把露在外面的测温管用绝热材料包好。 L1、L2的变化；L1,ch(b1L1),th(b1L1);L2,cth(b2L2); 增大测温管插入深度，减小外露部分，有助于减小测量误差。 增大1； 1,b1，结果

4、同L1增大，使测温误差减小。需将测温管放在管道轴线上。11111FUb接触测温方法的讨论 减小2； 2,b2，结果同L2减小相同。 减小2，需将外露部分测温管用保温材料包好。22222FUb接触测温方法的讨论2 测温管材料和结构 减小测温管材料的导热系数；,b，测温误差减小。减小，需用导热性不良的材料制成测温管，如用陶瓷、不锈钢等。但会增大动态测温误差。 增大U/F； U/F，测温误差减小。在强度允许的条件下，可采用薄壁或小直径的套管。)/(44/)(/120120211ddddddFUFUddddddFUddddddddd/,)/(,/,/,)/(4,)/(,/,12011200120112

5、011201接触测温方法的讨论各种测温管装置方案的测量误差比较：方案1：测量误差接近于零；方案2：水银温度计，管道有绝热层，外露部分很少，误差为-1；方案3：与方案2的区别是测温管直径和管壁厚度都较大，误差为-2；方案4：测温管未插到管道轴心线，误差为-15；方案5：没有绝热层，外露部分长，误差为-45。接触测温方法的讨论锥形热电偶 接触测温方法的讨论5.2 壁面温度测量 采用热电偶测量表面温度时，热电偶向外界散热，由于表面需向热电偶传热，使热电偶端点温度不同于表面温度； 壁面需向端点附近表面传热，引起表面温度场的破坏。 引起测温误差的主要原因是沿着热电偶的导热损失。接触测温方法的讨论1 热电

6、偶导热误差热电偶与被测表面的接触形式有四种：a 点接触 b 面接触 c 等温线接触 d 分立接触接触测温方法的讨论 点接触：接触面积小，散热量都由小面积提供，表面温度梯度较大； 面接触：面接触区域表面温度梯度小； 等温线接触：端点处需供给的热量很小，端点处表面温度梯度小； 分立接触：热量为两点供给，梯度要小于点接触，但比面接触要大。 就测温误差而言， 点接触分立接触面接触等温线接触接触测温方法的讨论在散热量一定的情况下，表面温度下降不但与接触形式有关，而且与被测表面的导热性能有关。导热性能好的表面，在相同的接触形式时，温降较小；导热性能不良的表面，温降就大些。另外，还要考虑热电极直径的变化、壁

7、面上方气流速度的变化。接触测温方法的讨论5.3 高温气体温度测量 随着被测气体温度的升高，测温管与周围容器壁的辐射换热相对于对流、导热换热所占比例增大，造成以辐射为主的测温误差，使得测温管示值低于实际气体温度。 以测量烟气温度为例说明。 接触测温方法的讨论传热分析如下： 高温烟气主要以对流方式传热给测温管，传热量为Q1，忽略烟气对测温管的导热和辐射换热； Q1=F(tg-t1) 测温管与周围冷壁面的换热Q3，主要以辐射方式换热； Q3=F(t1+273)4-(t2+273)4tg：烟气温度；t1：测温管温度；t2：冷壁面温度； :测温管的辐射率；：玻尔兹曼常数，5.6703210-8（W/m2

8、K4)接触测温方法的讨论达到热平衡时，Q1=Q3，有 tg-t1=(t1+273)4-(t2+273)4/; tg-t1即为辐射误差； 由于t2与t1相差很大，测温误差很大。例：tg=750的烟气流过测温管，四周冷表面温度t2=400，测温管的辐射率=0.8。如果气流对测温管的对流换热系数=30、40、50W/(m2K)。 由上式计算可得 t1=506、524、540， 误差=-244、-226、-210。接触测温方法的讨论 要根据上式计算测温误差很困难。 tg-t1=(t1+273)4-(t2+273)4/ 从上式来看，误差是由辐射换热、对流换热两部分组成，可从这两方面采取措施：1 减小辐射

9、损失的方法 采用隔离罩 采用双热电偶测温接触测温方法的讨论 采用气动高温计 将气温降低，然后在较低温度下测量气体温度，以减小辐射散热。接触测温方法的讨论根据气体方程有通过节流件时，质量流量为221121122121 TPPTTTPP21222222111122122222221121111)(2424PPddqqPdqPdqmmmm接触测温方法的讨论：流束膨胀系数，与P/P有关。可认为1=2,P1P2； d为节流件开孔直径，d1=d2。当Red达到某一临界值后，流量系数为常数，令只要测出T2、P1、P2，就可求出烟气温度T1。22222112121)(ddPPTT21212222211 )(PPKTTddK接触测温方法的讨论2 提高气流与测温管间的对流换热能力 抽气热电偶从式子，tg-t1=(T41-T42)/，增大气流与测温管间的，可减小热辐射损失。使用抽气热电偶可增大气流速度。气流速度太低，误差较大；气流速度过高会影