化工仪表及其自动化控制第03流量部分章ppt课件

1、12vAqvdAvA0tvvQq dtmvqqmvQQ34(a) 规范孔板(b) 喷嘴(c) 文丘里管51v3v2v123流速1v2v3v静压1p2p3ppmaxp61v3v2v123流速1v2v3v静压1p2p3ppmaxp0022vmqApqAp7HhDd8aa环隙取压单独钻孔取压夹持环流体9l1l2法兰取压法兰取压l1(D)l2(D/2)DD/2取压取压10节流安装引压管差压变送器显示仪表/控制器oIpvqp111213HhDdP( )P( )P( )P( )P( )P( )14h15()tfVgpA 2vfqhp2 ()tffVghA2 ()tffmVgqhA1602 ()twvwVg

2、qhA2 ()tfvffVgqhA0()()tfwvfvftwqq170()()tfwvfvftwqq(7.90.83)*1*3.60.83*(7.9 1)vfq4( / )L s0()*()tfwfvmvffvtwqqq 180,00000()()tftffftfQQQ000ffffPQP QTT0000000fffffffP T QP TQQT PT P000ffffPVP VTT000ffffPPTT000ffffP TT P000000QTTPPQffff1920 xEKBDv24vDqv4vxDqEBK212223SNvq2425dvStf 26274vqVn282930313233

3、34353637dDL1DdL2H212ln()LCD d212 ()ln()HCKHD d 3839辐射源接纳器0HII e404142测温方式 测温仪表 测温范围 主要特点 接触式 膨胀式 玻璃液体 100600 构造简单、运用方便、丈量准确、价钱低廉；丈量上限和精度受玻璃质量的限制，易碎，不能远传 双金属 80600 构造紧凑、可靠；丈量精度低、量程和运用范围有限 热电效应 热电偶 2001800 测温范围广、丈量精度高、便于远间隔、多点、集中检测和自动控制，运用广泛；需自在瑞温度补偿，在低温段丈量精度较低 热阻效应 铂电阻 200600 丈量精度高，便于远间隔、多点、集中检测和自动控制

4、，运用广泛；不能测高温 铜电阻 50150 半导体热敏电阻 50150 灵敏度高、体积小、构造简单、运用方便；互换性较差，丈量范围有一定限制 非接触式 非接触式 辐射式 03500 不破坏温度场，测温范围大，呼应块，可测运动物体的温度；易受外界环境的影响，标定较困难 4344 热电效应热电偶测温的根本原理：任何两种不同的导体或热电效应热电偶测温的根本原理：任何两种不同的导体或半导体组成的闭合回路，假设将它们的两个接点分别置于温度各为半导体组成的闭合回路，假设将它们的两个接点分别置于温度各为 t 及及 t0 的热源中，那么在该回路内就会产生热电势。的热源中，那么在该回路内就会产生热电势。ABBA

5、图图3-37 热电偶表示图热电偶表示图A BeAB(t0)eAB(t)eA(t,t0)eB(t,t0)图图3-38 热电景象热电景象45A BeAB(t0)eAB(t)eA(t,t0)eB(t,t0)0000( , )( )( )( , )( , )ABABABBAEt tetetet tet t 接触电势温差电势00( , )( )( ) (i)ABABABEt tetet( )( )ABBAetet 4647热电偶的输出信号是毫伏信号，毫伏信号热电偶的输出信号是毫伏信号，毫伏信号的大小不仅与冷、热两端的温度有关，还的大小不仅与冷、热两端的温度有关，还和热电偶的电极资料有关，实际上任何两和热

6、电偶的电极资料有关，实际上任何两种不同导体都可以组成热电偶，都会产生种不同导体都可以组成热电偶，都会产生热电势。热电势。但如何来检测热电偶产生的毫伏信号呢？但如何来检测热电偶产生的毫伏信号呢？tt0ABCC毫伏计由于要丈量毫伏信号，必需在热电偶回路中串接毫由于要丈量毫伏信号，必需在热电偶回路中串接毫伏信号的检测仪表，那串接的检测仪表能否会产生伏信号的检测仪表，那串接的检测仪表能否会产生额外的热电势，对热电偶回路产生影响呢？额外的热电势，对热电偶回路产生影响呢？答：不会产生影响的。答：不会产生影响的。48假设断开冷端，接入第三种导体假设断开冷端，接入第三种导体C C，并坚持，并坚持A A和和C

7、C、B B和和C C接触处的温度均为接触处的温度均为t0t0，那么回路中的总热电势等于，那么回路中的总热电势等于各接点处的接触电势之和各接点处的接触电势之和: : tABCt0t0ABtt0000( , )( )( )( )ABCABBCCAEt tetetet当当t tt0t0时，有时，有00000( , )( )( )( )0ABCABBCCAEt tetetet于是可得于是可得 000( , )( )( )( , )ABCABABABEt tetetEt t根据这一性质，可以在热电偶回路中接入各种仪表根据这一性质，可以在热电偶回路中接入各种仪表和衔接导线，只需保证两个接点的温度一样就可以

8、和衔接导线，只需保证两个接点的温度一样就可以对热电势进展丈量而不影响热电偶的输出。对热电势进展丈量而不影响热电偶的输出。 tt0ABCC毫伏计49例：求热电偶回路的电势。例：求热电偶回路的电势。 知：知：eAB(240)=9.747mVeAB(240)=9.747mV，eAB(50)=2.023mVeAB(50)=2.023mV，eAC(50)=3.048mVeAC(50)=3.048mV，eACeACl0l0=0.591mV=0.591mV。 解一：解一：E=eAB(240)+eBC(50)+eCA(10)E=eAB(240)+eBC(50)+eCA(10)， 而而 eAB(50)+eBC(

9、50)+eCA(50)=0 eAB(50)+eBC(50)+eCA(50)=0 E= eAB(240) +eCA(10)- eAB(50)-eCA(50)=10.181 mV E= eAB(240) +eCA(10)- eAB(50)-eCA(50)=10.181 mV解二：利用中间导体定律解二：利用中间导体定律 E=eAB(240)+eBA(50)+eAC(50)+eCA(10) E=eAB(240)+eBA(50)+eAC(50)+eCA(10) = eAB(240) +eCA(10)- eAB(50)-eCA(50)=10.181 mV = eAB(240) +eCA(10)- eAB(

10、50)-eCA(50)=10.181 mV 。 50假设热电偶假设热电偶ABAB在某一温度范围内所产生的热电势与热电偶在某一温度范围内所产生的热电势与热电偶CDCD在同一温度范围内所在同一温度范围内所产生的热电势相等，即产生的热电势相等，即 ，那么这两支热电偶在该温度，那么这两支热电偶在该温度范围内是可以相互交换的，这就是所谓的热电偶等值替代定律。范围内是可以相互交换的，这就是所谓的热电偶等值替代定律。 00( , )( , )ABCDEt tEt tt0tAAABBBDCtt0tctc例例 如左图，设如左图，设 ，证明该回路的总热电势为证明该回路的总热电势为 00( , )( , )ABcC

11、DcEt tEt t0( , )ABEt t51DC补偿导线冷端的延伸ttcAB热电偶被测设备被测设备消费现场消费现场t0毫伏计恒温环境恒温环境AB把冷端温度延伸到控制室，变为把冷端温度延伸到控制室，变为t0t0，恒定，恒定t0t0比较容易比较容易此时，测得的热电势为此时，测得的热电势为00( , )( , )( , )ABcABcABEt tEt tEt t假设选用一组较廉价的资料假设选用一组较廉价的资料C C、D D，且，且CDCD在一定温度范围内所在一定温度范围内所产生的热电势与热电偶产生的热电势与热电偶ABAB在同一温度范围内所产生的热电势相等，在同一温度范围内所产生的热电势相等，就可

12、以用就可以用CDCD来替代来替代ABAB的延伸段。的延伸段。00( , )( , )( , )ABcCDcABEt tEt tEt tCDCD即为热电偶即为热电偶ABAB的补偿导线，通常的补偿导线，通常CDCD采用比热电偶采用比热电偶电极资料更廉价的两种金属资料做成，普通在电极资料更廉价的两种金属资料做成，普通在0 0100100范围内要求补偿导线要与被补偿的热电偶具有范围内要求补偿导线要与被补偿的热电偶具有几乎完全一样的热电性质。几乎完全一样的热电性质。在选择和运用补偿导线时，要和热电偶的型号相匹在选择和运用补偿导线时，要和热电偶的型号相匹配，留意极性不能接错，热电偶与补偿导线衔接处配，留意

13、极性不能接错，热电偶与补偿导线衔接处的温度普通不能高于的温度普通不能高于100100。 52从实际上分析，似乎任何两种不同的导体都可以组成热电偶，用来丈量温度。从实际上分析，似乎任何两种不同的导体都可以组成热电偶，用来丈量温度。但实践情况并非如此，为了保证在工业现场运用可靠，并具有足够的精度，热电但实践情况并非如此，为了保证在工业现场运用可靠，并具有足够的精度，热电偶的电极资料在被测温度范围内应满足：偶的电极资料在被测温度范围内应满足： 热电性质稳定、物理化学性能稳定、热电势随温度的变化率要大、热电热电性质稳定、物理化学性能稳定、热电势随温度的变化率要大、热电势与温度尽能够成线性对应关系、具有

14、足够的机械强度、复制性和互换性好等要势与温度尽能够成线性对应关系、具有足够的机械强度、复制性和互换性好等要求，目前在国际上被公认的热电偶资料只需几种。求，目前在国际上被公认的热电偶资料只需几种。 附录中列出了几种常用的规范热电偶分度表。根据规范规定，热电偶的分度表是以附录中列出了几种常用的规范热电偶分度表。根据规范规定，热电偶的分度表是以t0t000为基准进展分度的。为基准进展分度的。当当t t00时，一切型号热电偶产生的热电势为时，一切型号热电偶产生的热电势为0mV0mV；当当t0t0时，热电势为负值。时，热电势为负值。在一切规范化热电偶中，一样温度条件下在一切规范化热电偶中，一样温度条件下

15、S S型热电偶产生的热电势最小，型热电偶产生的热电势最小，E E型最大。假设型最大。假设把各型号热电偶的热电势和温度制成曲线，可以看出二者呈一定的非线性关系。即：把各型号热电偶的热电势和温度制成曲线，可以看出二者呈一定的非线性关系。即：00( , )()ABEt tK tt53例例 用用K K型热电偶来丈量温度，在冷端温度为型热电偶来丈量温度，在冷端温度为t0t02525时，测得热电势为时，测得热电势为22.9mV22.9mV，求被测介质的实践温度。，求被测介质的实践温度。 解解1 1： 根据题意有根据题意有 ( ,25)22.9KEtmV由由K K型热电偶的分度表查出型热电偶的分度表查出 (

16、25,0)1.000KEmV因此有因此有( ,0)( ,25)(25,0)22.91.00023.9KKKEtEtEmVmVmV反查分度表有反查分度表有23.923.629570*10576.424.05523.629tC54中间导体定律中间导体定律拆开冷端，串入拆开冷端，串入“毫伏计，可以丈毫伏计，可以丈量热电势，而不影响总的热电势量热电势，而不影响总的热电势等值替代定律等值替代定律利用补偿导线来延伸冷端，把热电偶利用补偿导线来延伸冷端，把热电偶的冷端从温度较高和不稳定的现场延的冷端从温度较高和不稳定的现场延伸到温度较低和比较稳定的操作室内伸到温度较低和比较稳定的操作室内由于操作室内的温度往

17、往高于由于操作室内的温度往往高于00，而且也是不恒定的即，而且也是不恒定的即使有空调也是不恒定的，这时，热电偶产生的热电势必然使有空调也是不恒定的，这时，热电偶产生的热电势必然会随冷端温度的变化而变。会随冷端温度的变化而变。因此，在运用热电偶时，只需把冷端温度坚持为因此，在运用热电偶时，只需把冷端温度坚持为00，或者，或者进展必要的修正和处置才干得出准确的丈量结果，对热电偶进展必要的修正和处置才干得出准确的丈量结果，对热电偶冷端温度的处置称为冷端温度补偿。冷端温度的处置称为冷端温度补偿。55 目前，热电偶冷端温度主要有以下几种目前，热电偶冷端温度主要有以下几种处置方法：处置方法： 冰浴法冰浴法

18、 校正仪表零点法校正仪表零点法 计算修正法计算修正法 电桥补偿法电桥补偿法 补偿热电偶法补偿热电偶法56ttc热电偶补偿导线毫伏计0恒温安装t+RcuER1R2R3+ ab 00tt0( , )E t t0( , )E t t+图344 电桥补偿法57t+RcuER1R2R3+ ab 00tt0( , )E t t0( , )E t t+00( , )( )abE t tUt000( , )( )( , )abE t tUtE t t58接线盒维护套管绝缘管热电偶安装法兰引线口普通型热电偶主要由热电极、绝缘普通型热电偶主要由热电极、绝缘管、维护套管和接线盒等主要部分管、维护套管和接线盒等主要部

19、分组成。组成。贵重金属热电极的直径普通为贵重金属热电极的直径普通为0.30.30.65mm0.65mm，普通金属热电，普通金属热电极的直径普通为极的直径普通为0.50.53.2mm3.2mm；热电极的长度由安装条件和插；热电极的长度由安装条件和插入深化而定，普通为入深化而定，普通为3503502000mm2000mm。绝缘管用于防止两根电极短路绝缘管用于防止两根电极短路维护套管用于维护热电极不受化学腐蚀和机械损伤维护套管用于维护热电极不受化学腐蚀和机械损伤普通型热电偶主要有法兰式和螺纹式两种安装方式普通型热电偶主要有法兰式和螺纹式两种安装方式59热电极 绝缘资料 金属套管热电极绝缘资料铠装型热

20、电偶断面构造铠装型热电偶是由热电极、绝缘资铠装型热电偶是由热电极、绝缘资料和金属套管三者经过拉伸加工成料和金属套管三者经过拉伸加工成型的型的金属套管普通为铜、不锈钢、镍基高金属套管普通为铜、不锈钢、镍基高温合金等温合金等维护套管和热电极之间填充绝缘资料粉末，常用的绝缘资料有维护套管和热电极之间填充绝缘资料粉末，常用的绝缘资料有氧化镁、氧化铝等。氧化镁、氧化铝等。铠装型热电偶可以做得很细，普通为铠装型热电偶可以做得很细，普通为2 28mm8mm，在运用中可以随丈量，在运用中可以随丈量需求恣意弯曲。需求恣意弯曲。铠装热电偶具有动态呼应快、机械强度高、抗震性好、可铠装热电偶具有动态呼应快、机械强度高、抗震性好、可弯曲等优点，可安装在构造较复杂的安装上，运用广泛。弯曲等优点，可安装在构造较复杂的安装上，运用广泛。 6061001()ttRRtt式中，式中， 为温度为温度t t时对应的电阻值时对应的电阻值 为温度为温度t0(t0(通常通常t0t00)0)时对应的电阻值时对应的电阻值 为温度系数。为温度系数。 tR0tR62式中，式中， 为温度为温度t t时对应的电阻值时对应的电阻值 A A、B B是取决于半导体资料和构造的常数是取决于半导体资