热工设备表面散热检测计算方法研究论文

摘要能源是制约经济发展的颈瓶，随着经济的发展，能源危机越发显得突出和重要。因此，提高能源的利用效率，在生产中切实做好节能降耗工作对缓解能源危机，保障国民经济持续、稳定、健康发展具有重要的意义。水泥生产是国民经济中的一个耗能大户，以新型水泥预分解生产工艺为例，每生产1吨水泥约消耗0.1到0.12吨标准煤，其能耗占到水泥生产成本的40%～60%，其中窑体表面散热损失又占熟料实际热耗的20%左右。为了实时监控窑体表面温度，尽可能减少表面散热，就必须解决好热工设备表面散热的测量与计算问题。现有的计算中所用到的表面综合换热系数的计算范围，其温度范围上限仅为240℃，已严重不能满足新型干法水泥窑表面散热计算的需要。为此，本论文对现有的计算温度区间的相关参数及理论进行了重新的分析研究，得到了计算综合换热系数的回归方程，并应用于对实际范例的计算，结果表明，所得到的方程较好地解决了不同情况下表面综合换热系数的计算问题。我们得到的回归方程如下：转动设备表面散热综合换热系数方程：当风速W=0时：α=0.246△t+35.34当风速W≠0时：在温差△t≤时：α=（0.0027w+0.265）△t+4.76w2+18.57w+35.36在温差△t＞时：α=（-0.1774w5+1.0957w4–2.5536w3+2.7461w2–1.3201w+0.2743）△t–0.88w2+22.14w+76.90不动设备表面散热综合换热系数系数方程：当风速W=0时：α=0.251△t+25.07当W≠0时：α=（0.0009w3-0.0149w2+0.0808w+0.176）△t-0.305w2+11.793w+41.64关键词：能源危机综合换热系数回归方程节能AbstractEnergyisrestrictioneconomicdevelopment,alongwiththedevelopmentofeconomy,energycrisisthemorelooksoutstandingandimportant.Thereforeraiseenergy,useefficiency,inproduction,makeenergysavingconscientiouslytofall,consume,workisensuredforalleviatingenergycrisis,havecontinuednationaleconomy,stabilize,healthydevelopmenthaveimportantmeaning.Cementproductionisthatoneinnationaleconomyconsumescanbighousehold,decomposeinadvancewithnewcementtoproducetechnology,forexample.Perproduce1tonsofcementcontractconsumption0.1to0.12tonstandardcoals,Itsspecificpowerconsumptiontakestheofcementproductioncost40%～60%,againtakethe20%ofcookedmaterialactualhearrateinwhichkilnbodysurfaceheatlossduetoradiationcontrol.Forthemonitoringkilnbodysurfacetemperatureofrealtime,reducesurfacescatteredheatasfaraspossible,mustsolvethehotmeasureandcalculationofworkequipmentsurfacescatteredheatproblem.Thecalculationofthesurfacecomprehensivecoefficientofheatexchangethatusesinexistingcalculationscope,itstemperaturescopeupperlimitisonly240℃,alreadyseriouscannotsatisfynewdrylawcementkilntheneedsofsurfacescatteredhotcalculation.Thereforethispaperforexistingcalculation,theoryandtherelatedparameteroftemperatureintervalhavegoneonagainanalyseresearch,havegottencalculationtosynthesizetheregressionequationofthecoefficientofheatexchange,andapplicationinthecalculationforactualexample.Asaresult,theequationthatgetshassolveddifferentconditionbettertotakeoffthecalculationofthesurfacecomprehensivecoefficientofheatexchangeproblem.Turntheequipmentsurfaceequationofthescatteredhotcomprehensivecoefficientofheatexchange:WhenwindspeedW=0:α=0.246△t+35.34WhenwindspeedW≠0:Indifferenceintemperature△t≤:α=（0.0027w+0.265）△t+4.76w2+18.57w+35.36Indifferenceintemperature△t＞:α=（-0.1774w5+1.0957w4–2.5536w3+2.7461w2–1.3201w+0.2743）△t–0.88w2+22.14w+76.90Donotmovetheequipmentsurfacescatteredequationofthehotcomprehensivecoefficientcoefficientofheatexchange:WhenwindspeedW=0:α=0.251△t+25.07WhenwindspeedW≠0：α=（0.0009w3-0.0149w2+0.0808w+0.176）△t-0.305w2+11.793w+41.64Keyword:EnergycrisisThecomprehensivecoefficientofheatexchangeRegressionequationEnergysaving绪论能源是制约经济发展的颈瓶，随着经济的发展，能源危机越发显得突出和重要。因此，提高能源的利用效率，在生产中切实做好节能降耗工作对缓解能源危机，保障国民经济持续、稳定、健康发展具有重要的意义。能源是是人类社会发展最强大的动力引擎。世界各国的发展实践表明：国家和地区经济发展的速度和发达程度越来越明显地取决于现代能源供应保障系统的能力和建设状态。例如.2000年.，占世界人口12%的西欧和北美发达国家.其一次能源消费却，占了全球的44%【1、2】。我国的能源消费结构中，是以煤炭为主要能源的国家。煤炭是中国最主要的能源。长期以来，中国一次能源消费的70%以上来自煤炭【3】。煤炭在一次能源消费结构中的比重一直很大。尽管中国始终在致力于提高本国能源的自给水平，但是发展的社会经济却对有限的资源基础提出了越来越大的挑战。我国能源短缺与水泥工业快速发展急需大量能源的矛盾将日益尖锐。2005年水泥工业的能源问题己摆在而前。我国水泥工业主要以煤炭为燃料，以电能为动力，是典型的耗能大户。虽然我国煤炭资源丰富，但分布并不平均，且低挥发份煤和含硫量大的煤较多，能够用于水泥工业的煤质越来越差。水泥工业是能源资源消耗较大的产业，按照8亿吨水泥熟料10亿吨水泥产量考虑【4】，则每年我国水泥工业需要标准煤炭9600万吨(按每吨熟料热耗为120kg标准煤计)，占全年煤炭总产量的8.5%。虽然我国是煤炭大国，但世界七大煤炭大国中，只有我国的存采比不足百年，其余六国均在210年以上【5】，充分认识能源对经济和社会发展的支撑作用。水泥工业是国民经济中的一个耗能大户。水泥生产中的能耗费用在整个生产成本中的能耗费用在整个生产成本中占有相当大的比例。因此，长期以来世界各国对降低水泥生产的单位能耗作了不懈的巨大努力。至今的主要作法表现在一方面纷纷以新开发出来的高效节能设备取代水泥工艺过程中能耗高的老设备或节能新技术改造老设备，并努实现工艺过程的优化，从而大大降低了燃料能和电能的消耗；另一方面则努力采用新技术以加强工艺过程中废热的回收利用，从而使废热的利用率达到了一个较高的水平；另外通过掺混合材料水泥的生产和降低能耗水泥的开发也获得了可观的节能效益。经过几十年来人们的艰苦努力，发达国家水泥生产的单位能耗指标已有了很大的下降。我国在这方面也取得了显著的成效，但与发达国家相比，仍有较大差距。由此可见水泥窑的能耗偏高，高能耗已经成为制约水泥企业经济效益提高的重要因素。因此，采用各种措施来实现水泥窑的节能降耗目标是推动水泥工业技术进步的重要任务。水泥窑是一种高能耗的热工设备，近代发展起来的各种新型干法窑的主要特色是产量高和热耗低。即使这些低热耗的水泥窑能源消耗也要占到水泥生产成本的40%～60%【6】，熟料热耗主要有四方面：①熟料形成热。②成品带走的热量。③废气与飞灰带走的热量。④系统表面的散热损失。其中窑体表面散热损失又占熟料实际热耗的20%左右。如云南水泥有限公司Ф3.3m×52m五级旋风筒预热器窑的标定数据：熟料形成热占37.195%；成品带走的热量占5.42%；废气与飞灰带走的热量占28.83%；系统表面的散热损失占22.58%；其它占5.98%。由此可见，减少系统的散热损失非常重要，且所需资金又少的节能办法就是采用隔热材料提高窑体隔热保温效果，使用隔热砖的水泥窑窑体表面的热流量减少、温度降低。如果能把表面散热降到10%以下，每年按照8亿吨水泥熟料来计算，则每年我国水泥土业可节约标准煤炭960万吨(按每吨熟料热耗为120kg标准煤计)以上。在保持原有燃料消耗的水平上，窑温增高，加速了水泥生料的预分解和熟料的煅烧，从而提高了熟料的质量和产量，使熟料热耗降低，能少排放上百万吨二氧化硫，并可降低排风机电耗。所以，我们作为一个水泥生产大国，从长远战略方针来看中国经济和社会发展，节能降耗是一个迫切的任务。为推动全社会开展节能降耗，缓解能源颈瓶制约，建设节约型社会，促进经济社会可持续发展，为建设节约型社会，为实现中国水泥工业可持续发展，战略思路是在科研开发与工程设计中，要以节约资源、能源和可持续发展为主导，全面提升技术经济指标与世界先进同步，使水泥产品高质量、装备大型化、生产集约化，逐步使中国水泥工业成为产业结构合理的水泥制造业。我国水泥工业应积极发展新型干法生产技术，淘汰技术落后且能耗大的立窑、中空干法窑、湿法窑及立波尔窑等。近二、三年中国新型干法生产线的熟料标煤耗己达到104kg标煤/t【7】，水泥综合电耗己降到100kWh/t,可望达到95kWh/t，而1998年的熟料热耗175kg标煤∕t，水泥综合电耗114kWh∕t（平均）【8】，表明中国水泥工业进入新世纪后，已发生了突破性变化。为了实时监控窑体表面温度，尽可能减少表面散热，就必须解决好热工设备表面散热的测量与计算问题。现有的计算中所用到的表面综合换热系数的计算范围，其温度范围上限仅为240℃，已严重不能满足新型干法水泥窑表面散热计算的需要。为此，本论文对现有的计算温度区间的相关参数及理论进行了重新的分析研究，得到了计算综合换热系数的回归方程，并应用于对实际范例的计算，结果表明，所得到的方程较好地解决了不同情况下表面综合换热系数的计算问题。能源是社会生产力的核心和动力源泉，是发展国民经济、改善人民生活水平的重要物质基础，是我国可持续发展的物质基础。正确认识和处理好能源与经济发展的关系涉及到经济和社会可持续发展的各个方面。中国要落实科学的发展观.实现经济社会的可持续发展和全而实现小康社会的战略日标，必须以能源与经济的协调发展为基本前提。因此，节约能源促进可持续发展。第二章表面散热的测定与计算方法所有热设备如立窑、回转窑、分解炉、预热器、冷却机及热设备之间的联结管道的表面散热量的测量，均在各热工设备的表面进行。表面散热量的测定可用热流量计直接测出热设备的表面散热量。若没有热流量计，可测出热设备的表面温度，然后计算出散热量。测定时将各种需要测定的热设备，按其本身的结构特点和表面温度的差别，划分成若干个区域，计算出每一区域的表面积的大小，分别在每一区域测算其表面散热量，其总和就是该热设备的表面散热量。2.1测量方法2.1.1膨胀式温度计膨胀式温度计利用了液体或固体热胀冷缩的性质，它有液体膨胀式和固体膨胀式两种。2.1.1.1液体膨胀式温度计（玻璃液体温度计）液体膨胀式温度计就是玻璃液体温度计，广泛用于设备、管道、容器上的温度测量，其测量范围内－200～+500℃。这种温度计的优点是结构简单，使用方便，价格便宜和精确度高。温度计毛细管里面充液体，常用的液体有水银或某种有机液体，如甲苯、酒精、煤油、戊浣和石油醚等。前者测量范围为0～500℃，后者多用来测量低温，最低可测－200℃。Ⅰ普通玻璃管温度计普通玻璃管温度计按其本身形状和结构，可分为三种基本类型，即棒式温度计、内标式温度计和外标式温度计。棒式温度计，由温包连接一根厚壁的玻璃毛细管而成。温度标尺可直接刻在毛细管的外表面上。安全泡的作用是避免在温度过高时，液体顶破温度计。内标式温度计，由温包和一根较薄的玻璃毛细管相连，在毛细管后面有一片乳白色玻璃的温度标尺，毛细管同标尺板均固装在一根圆形的玻璃保护套内，套管一端封闭，另一端熔接在温泡上。内标式温度计有较大的热惰性，但在生产和普通实验条件下使用时，观测是比较方便的。外标式温度计，由接有温包的毛细管直接固定在刻有温度标尺的板上而成（板可用塑料、木料、金属等做成），这种温度计的测量液体一般是用染成红色或蓝色的酒精。它基本上只用于测量不超过50～60℃的空气温度。玻璃液体温度计按其测量精度可分为三类：工业用的、实验室用的和标准温度计。标准水银温度计有一等和二等之分，其分度值为0.05～0.1℃，用于校验其它温度计。分度值为0.1、0.2℃的一般用于实验室；分度值为0.5、1、2、5℃的适于工业上应用。工业用温度计大多为内标式水银温度计，它有着较长的尾部，且其尾部可以做成直的或弯成90º、120º和135º等角度的几种。工业用温度计的插入深度是固定的，用它测温度时，其尾部应全部插入被测介质内。安装有工业设设的温度计，为保护其安全起见，通常放在专用的金属保护套管内。为改善套管内壁和温包间的传热，在温包和套管壁间的环形空隙内注入油（当温度计刻度在200℃以下时）或石墨粉、铜屑（当温度计刻度在750℃以下时）。在套管中注入油或石墨粉、铜屑的高度只要盖住温度计的温包即可，过多会增加仪表的热惰性。Ⅱ带电接点的玻璃管水银温度计除普通玻璃管温度计外，还有一种带电接点的的玻璃管水银温度计。它与继电器配合，广泛用于恒温控制、讯号报警等自动装置上。其性能比较稳定，灵敏度也高。Ⅲ吸附式表面温度计水泥厂的回转窑是在旋转的，用普通的棒式温度计无法测定其表面温度。建筑材料科学研究院研究了一种吸附式表面温度计（见图2-1）来测量表面温度，效果较好。11234图2-1附式表面温度计的构造1—环形磁钢；2—锌柱；3—石棉绳；4—水银温度计吸附式表面温度计市场上没有供应，需要自己动手制作。把制得的吸附式表面温度计和普通水银温度计放在CaCl2溶液中，利用CaCl2溶液不同浓度具有不同沸点这一性质，作了一些实验，得到的数据列入表2-1中【9】。吸附式表面温度计和普通水银温度计测温比较表2-1温度计测得温度（℃）吸附式表面温度计3547100122129150普通水银温度计3549100124130151从这组数据的比较中可以看出，两个温度计的差别是很小的。所需材料：强磁铁一块，400℃（或300℃）水银温度计一支，锌（或铅）一些，内径为17mm长为30mm的钢管一段，凡士林一些。制作步骤：（1）将磁铁车削成外径约为50mm、内径约为23mm、高约为12mm的空心圆柱体。（2）将30mm长的钢管一端磨平，在磨平端上方18mm处钻一直径为8mm的圆孔。（3）将锌（或铅）熔融。（4）在钢管内部涂上一薄层凡士林（防止锌与钢管粘住），把钢管放在光滑的瓷板上，再将水银温度计水平放入水孔内（注意刻度向上），放入磁铁中，锌与磁铁空隙处用石棉绳压紧（以防锌柱向外散热），即制得吸附式表面温度计。测定前，先将吸附式表面温度计暴露在空气中的锌柱用石棉绳包好，然后轻轻放上，一定要拿平了轻轻放上，以免强磁铁靠近筒体时，磁力的作用将磁铁猛然吸过去而造成冲击作用损坏玻璃管。待测点上要去掉污垢可以加强传热；锌块周围都用石棉绳包住，减少散热这样可使锌块尽量接近被测物体表面温度，使测量出的温度读数较为准确。温度计吸附在被测筒体上的半小时就可读数。玻璃管液体温度计的常见故障为工作液柱的断裂，对淮柱断裂可用下述方法处理。（1）对有安全泡的温度计用热修法：针温度计缓缓插入温度略高于测量上限的恒温槽中，使液柱断裂部分与整个液柱在安全泡中连接起来，再垂直取出温度计，使其在空气中逐渐冷却至室温。（2）对没有安全泡的温度计用冷修法：将温度计插入干冰和酒精的混合液中进行冷缩（若无干冰时，可用冰、盐混合物），直到毛细管中的水银全部收缩到玻璃温包中为止。取出温度计时，注意温包切勿与金属物体相碰。其优点：用于测量窑体的温度准确。缺点：测量温度的时间常数大，锌温度计与窑体温度达到平衡的时间约为20min，铅温度计约为30min（锌的导热系数为100，铅为30）。所以反应不够灵敏，微小的温度变化要10min后才能反映出来。2.1.1.2固体膨胀式温度计固体膨胀式温度计具有一定的耐振性能，可用来测量气体或液体的温度，它采用叠焊在一起的双金属片作为测量元件。这两金属片的线膨胀系数不同，当又金属片受热温度升高时，金属片A伸长量小，金属片B伸长量大，引起双金属片弯曲，弯曲的程度与温度高低成正比。为了增大仪表的灵敏度，常将双金属片制成盘旋形或螺旋形，把它们的一端固定，另一端的变形通过传动放大，就能带动指针指示出温度值。2.1.2压力式温度计压力式温度计的测温原理是：封闭在容器中的液体、气体或某种液体的饱和蒸气，受热后温度升高，体积膨胀或压力变化，其变化的值通过弹簧管压力计显示出温度来。主要用来测量气体、蒸气及液体的温度。压力式温度计，由温包、毛细管和弹簧管压力计组成。温包作为测温元件，温包内所充工作介质可以是液体、气体、也可以是某种液体的蒸气。压力式温度计按其工作介质不同，分成充液体式，充气体式或充蒸气式三种。液体压力式温度计所充的工作介质以水银最为广泛，测温范围可达650℃。测量150℃和400℃以下的温度可分别采用甲醇和二甲苯。当温包周围温度弯化时，温包内的液体体积就要膨胀或收缩，其变化量等于弹簧管内容积随其变形而产生的容积变化量。温度计在使用时，毛细管和弹簧管中液体也会因受到周围温度变化而发生体积变化，引起测量误差，常用的纠正办法是在弹簧管自由端和指针机构之间装上一条双金属片，当周围温度变化时，双金属片受温度影响而膨胀，偏转的方向与盘弹簧扭转方向相反，借以被偿其误差。气体压力式温度计的工作原理是基本查理定律：（2-1）式（2-1）表示在气体容积保持恒定的条件下，气体绝对压力随气体的绝对温度增加而增加。因此，当含有一定容积气体的温包受热时，增大的压力推动盘弹簧动作。由于盘弹簧和毛细管中的气体也会因感受了周围温度弯化而产生压力变化，从而造成测量误差，此误差也可用双金属片来补偿，其工作气体以氮气用得最广，它能测量的景高温度是500～550℃。蒸气压力式温度计的工作原理是：低沸点液体的饱和蒸气压只和温度有关，并且仅是和分界面（气、液分界面）的温度有关。在温包的一部分容积内（约占2/3容积）盛放易挥发的液体，而在其它空间以及毛细管、盘弹簧内是这种液体的饱和蒸气，由于分界面处于温包内，因而这种温度计的读数仅和温包温度、即被测介质温度有关。这种温度计不会因毛细管和盘弹簧周围温度的变化以及整个容积的变化而影响读数。蒸气压力式温度计的主要测量误差是由于低沸点液体的初始饱和蒸气压力与大气压力的差别很小，因此大气压力的变化影响测量准确度，要比气体压力式温度计大。采用的低沸点液体有：氯甲烷（－20～+100℃）；氯乙烷（0～120℃）；二乙醚（0～150℃）；丙酮（0～170℃）；苯（0～120℃）。压力式温度计的测量距离最大可达60m，精度为1.5与2.5级。这种温度计的优点是不怕振动。缺点是测温距离远时，滞后较大。压力式温度计有指示式、记录式、报警式（带电接点）等各种类型。水泥厂中带电气接点压力式温度计常用于袋式除尘器温度监视，电除尘器进入废气的温度测量，煤磨混合气体的温度测量，磨机轴承润滑油油温的测量等。2.1.3热电偶温度计热电偶是目前温度测量领域里应用最广泛的测温元件之一。它与其它温度测量元件相比具有突出的优点，这就是：能测量较高的温度；热电偶能把温度讯号转换成电压信号，因而便于讯号的远传和记录，也有利于集中检测和控制；性能稳定，准确可靠；结构简单，讯号测量方便，经济耐用，维护方便等。正是由于它具备了这些突出的优点，所以无论是在工业生产还是科学研究领域里都广泛地使用热电偶来测温。其缺点：热电偶元件易受化学腐蚀，热电偶的冷端温度对测量有很大影响。2.1.3.1热电偶的测温原理t0A+Bt0A+BNANBAB静电场方向自由电子的密度NA＞NBt图2-2热电偶原理两种不同的金属A和B互相接触时由于金属材料不同，金属导体内部的电子密度就不同（所谓电子密度是指单位体积里自由电子的数目，自由电子的数目多就说明电子密度大），电子密度不同的金属接触在一起就要发生自由电子的扩散现象，自由电子从密度大的金属跑到密度小的金属里去。假如导 体A的自由电子密度NA比导体B的NB大，则就有一些电子从A跑到B中去，如图7-43所示。A失去了电子带正电，B得到了电子带负电，因而A、B之间产生了一定的电位差，这个电位差就是接触电势。同时这个电位差就在接触处建立了如图中所示的静电场，这个静电场的方向要把电子从B导体吸向A导体，电场对电子的作用与扩散现象正好相反。在一定的条件下（即在一定的温度下），从A扩散到B去的电子数目和由于电场力的作用从B跑到A的电子数目达到了动态平衡，这时就建立了一定大小的接触电势。接触电势。接触电势的大小与温度的高低及导体中的电子密度有关。温度越高，接触电势越大；两金属的电子密度的的比值越大，接触电势也越大，当势电偶的材料一定时，接触电势只与温度有关：（2-2）（2-3）回路的热电势：（2-4）在热电偶回路中，A和B两种导体称为热电极。T端叫做热端，又称工作端；端叫做冷端，又称自由端。如果将自由端温度固定，则=常数，回路的热电势为：（2-5）这样，的大小只与工作端的温度有关了，只要能够测出的大小，就能间接知道被测量温度的高低，这就是热电偶为什么能够测量测度的原理。图2-2的闭合回路实际上只是热电偶的原理性线路，仅用这个线路是根本无法测量温度的。要测量温度就得测量热电势的大小，要测量热电势就得接入测量仪表及联结导线，最简单的实际测温势电偶线路如图2-3（a）所示。在冷端t0把焊接处打开，接入联接铜导线和动圈式动圈仪表EAB（t0）Ct0ECA（t0）EBC（t0）t0t0t0t0AABABtEAB（t）（a）（b）（c）图2-3热电偶回路接入第三种金属仪表，这就相当于在热电偶闭合回路中接入第三种金属，这样一来，热电偶的热电势是否受第三种金属的影响呢？下面来讨论这个问题。图2-3（b）所示，A、B为热电极，C为加接的第三种金属（导线和动圈仪表）。从图2-3(b)可以看出，这个电路的热电势为：（2-6）如果，则电路中的热电势为零，式（2-6）可写成（2-7）即：（2-8）将式（2-8）代入式（2-6）得：（2-9）式（2-9）的热电势和图2-3(c)的热电势一样，这说明了在势电偶回路中，接入第三种金属材料，只要第三种金属材料两端的温度相同，热电偶产生的热电势保持不变，不受第三种金属接入的影响。2.1.3.2常用热电偶及其材料热电偶可用不同材料制成，常见的有以下几种：Ⅰ铂铑-铂热电偶铂铑是正极，它是由90%的铂和10%的铑制成的合金；铂是负极，是纯铂丝。因这种热电极材料很昂贵，故一般热电偶丝的直径都在0.5mm以下。由于容易得到化学纯的铂和铂铑，物理稳定性较高，因而测量准确性高，便于复制。可用于精密的温度测量或作为标准热电偶。在氧化性及中性气氛中，具有较高的特理化学稳定性。在长期使用条件下可测量1300℃以下的温度，在良好的使用环境下可短期测量高达1600℃的温度。这种热电偶的主要缺点是灵敏度低，平均只有0.009mv/℃；铂丝易受还原性气氛侵蚀；铂铑丝中的铑分子在长期使用中受高温作用而挥发，并使铂丝受污染而变质，从而引起热电性能改变，失去测量准确性。此外，这种热电偶成本高，比较昂贵。Ⅱ镍铬-镍铝（镍铬-镍硅）热电偶镍铬是正极，镍铝（镍硅）是负极，丝的直径大多在1.2～2.5mm之间。因为两电极中都含有大量的镍，抗氧腐蚀性能较强，化学称定性较高，可在氧化性或中性介质中长期测量900℃的温度，短期测量可高达1300℃。其次是材料的复制性好；灵敏度高，约0.041mv/℃，相当于铂铑-铂热电偶的4倍多。这种热电偶的主要缺点是在高温下易受还原性气体的侵蚀而变质精度比不上铂铑-铂热电偶，但在工业生产中已完全能满足使用要求，是目前工业生产中使用最广泛的热电偶。Ⅲ镍铬-老铜热电偶镍铬为正极，考铜为负极。热电偶丝的直径以1.2～2mm较多。这种热电偶适应于还原及中性气氛中使用，因考铜合金丝易受氧化而变质；而且不能承受太高的温度，长期使用可达到600℃，短期使用可测量800℃的温度。其突出的特点是灵敏度高，约0.078mV/℃，相当于铂铑-铂热电偶的8倍多，此外价格较便宜。以上介绍的三种在工业生产及科学实验中应用最广泛最普遍的热电偶，其中LB热电偶的突出特点是精度较高，能面坑温，因此常用于精密的温度测量及高温测量中，但价格较高，而EU和EA热电偶价格便宜，因此在温度低于1000℃，精度要求不是很高的场合下都应尽量采用EU和EA热电偶。除上面常用的三种热电偶外，还有一引起新型的热电偶材料，其中钨铼系热电偶已开始被水泥工业所采用。钨铼系热电偶是目前一种较好的超高温热电材料，其景高使用温度受绝缘材料的限制，一般可用到2400℃。国产钨铼5-钨铼20热电偶，以钨铼5作正极，钨铼20作负极，使用范围为300～2000℃。2.1.3.3热电偶的结构热电偶的结构型式是多种多样的，它完全是根据被测温度对象的具体情况决定的。例如在被测气氛良好的情况下，只要把两根热电极之间加以绝缘防止短路就可以插到被测介质中，这是最简单的情况。为了避免电偶遭受有害介质的化学作用，以及避免机械损伤，热电偶一般都装在带有接线盒的保护套管中。带有保护套管的热电偶的结构为，下部为保护套管，上部为接线盒，接线盒内有接线柱，可以借助于接线柱把势电偶和导线联接起来。接线盒除了可以方便地进行接线外，还有防尘和防水的作用。热电偶的两根热电极是用电弧、乙炔焰等方法把他们焊接在一起的。热电偶插在保护套管里，为了避免两金属丝之间的短路，在两金属丝之间用绝缘子隔开，绝缘子有单管的也有双管的。有的保护套管上还有安装热电偶用的安装螺丝或安装法兰。根据热电偶的使用条件不同，常用保护套管的材料有：无缝钢管、不锈钢管、石英管和陶瓷管等。热电偶的结构除上述这种普通常用的结构外，还有一些特殊需要的结构。如水泥厂常要测窑体表面温度，而且回转窑还在转动，所以适应这种情况使用的热电偶的结构就比较特殊，下面介绍一下这种结构的热电偶——WNEA——22型表面温度计。WMEA——22的型表面温度计，其热电极是由镍铬-考铜组成，制成0.5×0.1mm的薄片，弯成弓形。在热电极两旁有两片和热电极形状相似的弹簧片保护。它们都安装在支架上，支架上装有四个滚轮，支架和支杆之间靠螺栓和螺丝旋钮连接在一起，支杆末端是手柄。热电极靠1.5米长的补偿导线和显示仪表毫伏计相接。测定时，用手拿住手柄，将四个滚轮压在转动的筒体1上，支架不动，滚轮随筒体转动。热电极的热接点贴在筒体上受热温度升高，其产生的热电势通过补偿导线传至毫伏计显示出温度来，这温度就是筒体表面温度。支杆和支架之间的角度可旋动螺丝旋钮，松开后调节角度，调至方便测定为止。2.1.3.4热电偶的二次仪表和冷端温度补偿Ⅰ热电偶的二次仪表热电偶输出的毫伏信号，测量其毫伏数常用毫伏计（动圈仪表）及直流电位差计。用直流电位差计测量热电偶的毫伏数准确度较高，但使用麻烦，常用于校正热电偶；用毫伏计来测量热电偶的毫伏数，虽测量准确度不如直流电位差计，但毫伏计结构简单，使用方便，其准确度完全能满足工业上的要求，所以工业上广泛应用毫伏计来测量热电偶的毫伏数。与热电偶配套的毫伏计的刻度不是刻的毫伏数，因为这样还须查表查出其对应的温度来，很麻烦，所以目前与热电偶配套的毫伏计的刻度直接刻的是温度，这样使用就非常方便。但使用时，一定要注意是否配套，不要搞错。另外，还应注意毫伏计上规定外线电阻数值，如果外线电阻达不到要求数值，可以串联一个外接电阻调整之，否则会影响其测量准确度。Ⅱ热电偶冷端温度补偿热电偶的分度表是在冷端温度为0℃时分度的。在实际测定时，热电偶的工作端（热端）和冷端离得很近，另外由于冷端暴露在空间受到周围介质温度波动的影响，所以冷端温度不会保持在0℃不变，因而会引起误差。为了消除或减小这些误差，可采用以下几种方法加以补偿修正。（1）补偿导线法：为了使热电偶的冷端温度保持恒定，当然可以把热电偶做得很长，使冷端远离工作端，并连同二次仪表一起安置在在或波动较小的地方，但这样做会使安装不方便，另一方面也要多耗费许多贵重的金属材料。因此，一般是用一种特殊的导线（称补偿导线）将电偶的冷端延伸出去。这种导线在一定温度范围内（0～100℃）又具有和所连接的热电偶相同的热电性能，其材料又是廉价金属，对廉价金属制成的热电偶，则可用其本材料作补偿导线。常同热电偶的补偿导线列于表2-2。在使用补偿导线时，必须注意的是热电偶与补偿导线连接处的温度不能超过100℃，否则将会引导起较大测量误差。其次是补偿导线有正负极性之分，注意不能接反，否则也将会引导起很大的测量误差。常用热电偶的补偿导线表2-2热电偶名称补偿导线正级负极材料颜色材料颜色铂铑-铂镍铬-镍铝（硅）镍铬-考铜铜铜镍铬红红褐绿镍铜康铜考铜白白白（2）冷端温度校正法：上述的补偿导线只能将热电偶冷端移至较低较稳定的地方，但是冷端温度还不是0℃，因此对仪表指示值需要用下法校正。①计算法：如果冷端温度保持不变，而且已知其温度为℃，则测得的热电势要小于冷端为0℃时的热电。此时，为求得真实温度可利用=+进行修正。②对于具有零位调节器的显示仪表，如果冷端温度是恒定的，也可以预先把显示仪表指针调整到已知的冷端温度上，这样就等于把校正值直接加到显示仪表上，显示仪表的指示值就是热端的实际温度值了。③如果与热电偶配套的显示仪表是按温度刻度的，测量精确度要求不高时，则可以直接把已知的冷端温度℃加到显示仪表的读数上去。（3）冰槽法：既然热电偶分度表都是在冷端为0℃的情况下得到的，那么在测量温度时，如果也把热电偶的冷端置于0℃的温度下，就不需要进行校正了。这就是设置一个温度恒为0℃的冰点槽，则温度就是0℃。但必须注意冰和水都要比较清洁，冰要砸成碎块。在盖子上插进几个盛油的试管（试管里的油是为了保证传热性能良好），热电偶的冷端就插到试管里去。冰点槽法是一个精度很高的冷端处理办法，然而在南方和北方的夏天要得到冰却是比较麻烦的事情。因此这个办法只局限在实验室里使用，而在工业生产中使用时，就显得很不方便了。（4）补偿电桥法：热电偶的热电势在必行随着冷端温度的升高而变小，如果能够有一个输出电压的装置正好反过来，即输出电压随着温度的升高而升高，用这个装置与热电偶配合后，热电偶冷端温度高于0℃，而使热电势减小的数值，正好从这个装置的输出电压由于温度升高而增大得到补偿。这个装置用补偿电桥法。补偿电桥法是不受冷端温度变化的影响，这个补偿过程是自动进行的。是目前工业生产中应用最为广泛的一种。它与补偿导线配合使用极为方便，精度也完全能满足生产上的要求。补偿电桥的全部电阻放在一个胶木盒内。我国生产的冷端温度补偿器的部分规格列表2-3。选用电桥平衡时，温度为20℃的冷端温度补偿器，必须把显示仪表的起点调到20℃的位置。常用冷端温度补偿器表2-3型号配用热电偶电桥平衡时温度（℃）补偿范围（℃）电源（V）WBC-57-LBWBC-57-EBWBC-57-EA铂铑-铂镍铬-镍铝（硅）镍铝-考铜200～4042.1.3.5热电偶测温的热交换误差和抽气热电偶Ⅰ热电偶测温的热交换误差使用热电偶测量气体温度时，实际存在着这样的热过程，被测气体温度高于环境温度时，气体把热量传给热电偶，而热电偶又以热辐射或热传导的方式把热量传给周围的环境（包括气体容器的内壁及容器外的环境），使得热电偶的热端温度无论如何也达不到气体的温度而引起测量误差。为了减小这个误差，必须采取措施，加强气体对热电偶的对流传热，阻碍热电偶对周围环境的辐射传热和传导传热。热电偶得到的热量为：（W）（2-10）式中——对流传热系数（W/m2·K）——热电偶插入部分表面积（㎡）——被测气体温度（K）——热电偶的温度（K）热电偶辐射给周围壁的热量为：(W)（2-11）式中——对流传热系数（）；——热电偶插入部分表面积（㎡）；——被测气体温度（K）；——热电偶的温度（K）；热电偶辐射给周围壁的热量为：（W）（2-12）（2-13）式中——黑体的辐射系数；——相当黑度；——周围壁的黑度；——热电偶的黑度；——与热电偶保护套管起热交换作用的周围面积（㎡）；——周围壁面的温度（K）。当时：（2-14）如果，则热电偶测出的温度即为气体的温度。因此，要使测量出的温度准确，必须使式（2-14）的右面部分尽量接近于零，即：（1）减小值因为，在一般情况下，，所以，。要减小，可采用表面比较光滑的（最好是表面抛光的）热电偶的保护套管，以减小。（2）增大α值适当地提高气体的流速，可以提高α值，提高气体流速的办法：①把热电偶装在气流速度较高的部分；②如果热电偶是装在和道中，可使插入热电偶的这部分管道造成人为的缩颈，以增大流速；③可以用带有抽气装置的热电偶。热电偶插入设有热绝缘层的开口管子内，热绝缘层又被套管包住。气体是通过连接在抽气口上的抽气器来吸取的。气体以高速（80～120m/s）流过管子，因此就提高了α值。热电偶在外设热绝缘的管子的里面，可少热电偶对周围壁面的辐射传热，而避免降低热电偶的温度。（3）减小（的差值可提高周围壁面的温度。提到的方法有：①如果热电偶在管道中测气体的温度，可在管道外辟敷设热绝缘层，减小散热损失，提高壁内温度。②在热电偶的工作端（热端）加设隔离罩（遮热罩）。在工作周围加设双层隔离罩，隔离罩之间用连接螺栓连结在一起，并用角铁和保护套管连结在一起。热电偶的热端用绝缘支架，固定在隔离罩中心。加设隔离罩后，热电偶热端周围壁面的温度就不是容器内壁面或管道内壁面的温度了，而是隔离罩的温度了，隔离罩在气体内部，其温度必然高于容器内壁的管道内壁的温度，接近于气体的温度，所以就提高了值。上面讨论热电偶的热交换过程中，只考虑了气体将热量以对流传热的方式传给热电偶，热电偶又以辐射传热的方式将热量传给周围壁面，其中忽略了热电偶通过保护套管和热电极，将热量传至冷端。这样热电偶测得的温度较实际温度偏低，为减小此导热误差，可采取如下措施：（1）增加热电偶的插入深度，即增加了受热面积的比例，减小了散热面积。（2）采用导热系数小的材料作保护套管（这样动态误差将增加了。所谓动态误差即：被测介质的温态变化了，热电偶热端的温度不能立即变化，因此形成的误差）。（3）尽可能减小保护套管的直径和壁厚，即减小了传导传热的面积。Ⅱ抽气热电偶在水泥厂测量回转窑的二次空气温度，由于周围环境（熟料、窑皮、火焰等）温度很高，辐射传热影响相当大。如用一普通热电偶插入测量二次空气温度，热电偶除受到二次空气以对流传热方式将热量传给热电偶外，热电偶还受周围环境的辐射传热，因此测出温度偏高（如580℃的二次空气温度，可测出的温度是820℃，误差竟达240℃）。用抽气热电偶测二次空气温度可以大大减小误差。测量时将抽气热电偶插入窑内二次空气出口处，借喷射器将二次空气从隔离罩的入气孔吸入，通过缩颈中热电极的热端，沿着排气管进入喷射器和喷射器中的压缩空气混合后，一起排出至大气中。由于隔离罩的存大，大大削弱了周围环境对热电偶热端的辐射传热，因而提高了测量的准确度。2.1.4电阻温度计2.1.4.1热电阻温度计目前，测量温度的方法，除了广泛使用热电偶以外，电阻温度计也在测量温度中得到广泛的应用。尤其是工业生产中在—120～500℃范围内的温度常常使用电阻温度计。在特殊情况下，电阻温度计测量温度最低可达—270℃，最高可达1000℃。电阻温度计所以得到广泛的应用，是由于它具有以下一些突出的优点：（1）因为得到的是电信号，所以很容易实现信号的远距离传送；（2）灵敏度高，所以在低温下（500℃以下）用电阻温度计测量时所得电信号比热电偶大，在一定程度上比热电偶容易测量准确。（3）电阻温度计比其他测温元件有较高的精确度，如630℃以下的温度是以铂电阻温度计作为基准温度计。（4）电阻与温度之间具有较好的线性关系，且复线性和稳定性较好。（5）热电阻虽体积大，热惯性大，不能测个别点的温度，但能测出一个区域内的平均温度。（6）半导体热敏电阻体积小，灵敏度高，测量非常方便。Ⅰ热电阻的测温原理热电阻是测量温度的感温元件，它之所以能用来测量温度，是因为导体或半导体的电阻具有随温度而变化的性质。实验证明大多数金属当温度升高1℃时，其阻值要增加0.4～0.6%，而半导体的阻值要减小3～6%。也就是说导体和半导体的临时性阻值是温度的函数（而且这种函数关系是比较简单的），只要事先知道这种函数关系，而且能把导体或半导体的电阻值测量出来，那么就可以知道导体或半导体的温度，从而也就知道被测介质的温度，这就是热电阻测量温度的基本原理。Ⅱ常用热电阻材料工业上应用得最多的热电阻材料是铂和铜两种材料，其有关特性可见表2-4。热电阻材料的特性表2-4材料名称（1/℃）比电阻p()测温范围（℃）电阻丝直径（mm）铂铜3.8～3.9×10-34.3～4.4×10-30.09810.017-200～+500-50～+1500.05～0.070.1表中代表0～100之间的平均电阻温度系数。所谓电阻温度系数是指当温度的变化为1℃时，电阻值相对变化的数值，其单位为1/℃。Ⅲ热电阻温度计的结构热电阻温度计的结构，它基本上都是由金属热电阻丝，用以绕制金属丝的支架、引出线、保护套管及接线盒等部分组成。热电阻体是由热电阻丝绕制在支架上做成的。工业上使用的铂电阻丝多数采用0.07mm，而铜电阻丝多数采用0.1mm的漆包线或丝包线。为使连接导线与金属电阻丝不产生很大的热电势及化学稳定性，标准铂电阻用金或铂做引出线，工业上使用的铂电阻，高温下用银作引出线，低温下用铜作引出线。为减少引出线电阻变化对测量温度的影响，引出线的直径应比金属热电阻丝粗得多，工业上的电阻体引出线通常用1mm直径，而标准铂电阻体引出线采用0.3mm铂丝。使用电桥作测量仪表时，工业铂电阻的引出线常常不是两根，而是三根，称为三线制，即金属热电阻丝有一端是焊上两根引出线的，这样可以减少热电阻与测量仪表之间连接导线因环境温度变化所引起的测量误差。有些电阻体上的引出线只有两根，但与具有电桥性质的测量仪表之间连接时，仍然必须采用三线制。对于标准铂电阻的引出线采用四线制，即金属热电阻丝的两端各焊上两根引出线，其中一根当做电流引采用四线制，即金属热电阻丝的两端各焊上两根引出线，其中一根当做电流引线制，另一根汉作电压引线，这样可以消除引线及连接导线电阻选影响，具有四线制的标准铂电阻体常常是以电位计作为则量仪表的，热电阻的三线制及四线铂电阻体常常是以电位计作为则量仪表的。为了使热电阻体免受腐蚀性介质的侵蚀和机械损伤，延长使用寿命，一般外面均套有保护套管。2.1.4.2半导体电阻温度计半导体电阻温度计是用半导体热敏电阻作为感温元件。半导体电阻温度计具有良好的抗腐蚀性能和体积小，灵敏度高，热惯性小，结构简单，寿命长等优点。缺点是互换性差和测量范围比较窄（一般为—50～+300℃），因此它的应用有一定的局限性。Ⅰ热敏电阻制造热敏电阻所用的材料很多，如金属氧化物（锰、镍、铜等氧化物）、硫化物、硒化物和碲化物等。最近又开始采用铁、钴等元素掺杂的锗和硅来制造热敏电阻。热敏电阻可制成各种形状，如珠状、杆状、垫圈状等。这里要介绍的是用于半导体点温计上的热敏电阻，它一般是珠状的。一般金属的电阻值随温度的升高而增加，且近似于线性关系。但是，半导体的电阻值却是随温度的升高而减小，而且也不是线性关系。Ⅱ95型半导体点温计95型半导体点温计采用了不平衡电桥的工作原理，将温度的变化引起电阻值的变化，转换为电信号，然后再用微安表指示出温度值。测温时，将感温元件（热敏电阻）放置在被测物体上，等仪表指针稳定后读数，此读数即是被测物体的温度。2.1.5辐射式高温计热辐射式高温计是根据物体的热辐射作用随物体温度变化的关系来测温度的。这种测量方式的特点是感温元件不与被测物体直接接触，因此可以不受高温气体的氧化和腐蚀，可以测量很高的温度。2.1.5.1光学高温计Ⅰ测温原理根据传热原理【10】，受热物体的辐射强度，随着温度升高而增强，从黑体的辐射强度公式：（W/㎡）(2-15)可以看出，当波长一定时，随着绝对温度T的升高而增强。高温的黑体利用电磁波向外辐射能量，其中波长在0.4～0.8之间为可见光，可见光的亮度和辐射强度成正比。光学高温计就是利用黑体的温度越高，一定波长的辐射强度越强，可见光的亮度也越亮的原理来测温的。但要直接测量黑体的亮度是有困难的，一般都采用比较法，是利用波长（红光）的辐射强度的亮度进行比较的。光学高温计就是根据已知温度的黑体的亮度来和高温计灯泡灯丝的亮度相比较而刻度的，然后这光学高温计就可测量其他黑体的温度了。在传热学中，知道了工业上的物体近似灰体。在同样温度下灰体的辐射强度要比黑体的辐射强度小，因为：（2-16）是物体的单色黑度，它总是小于1，所以。因可见光的亮度是和辐射强度成正比的，所以在同样温度下，物体的亮度也比黑体的亮度小。所以用光学高温计测量物体的温度时，其测量温度总是比真实温度低，因此用光学高温计测得的温度必须加以修正后才是真实温度，可用下式进行修正。（℃）（2-17）式中——真实温度（℃）——测量温度（℃）——温度修正值（℃）温度修正值可根据被测物体的性质查表2-5，查得该物体的单色黑度；再根据温度和查图2-4得温度修正值。有效波长时各材料的单色黑度表2-5材料名称表面无氧化层有氧化层光滑表面材料名称表面无氧化层有氧化层光滑表面固态液态固态液态铝银钢铸铁铜康铜镍－0.070.350.370.10.350.36－0.070.370.40.15－0.370.22～0.4－0.80.70.6～0.80.840.85-0.96镍铬合金：90%Ni、10%Cr80%Ni、20%Cr镍铝合金：95%Ni，Ai，Mn,Si瓷器石墨（粉状）炭0.350.350.37－0.950.80~0.93－－－－－－－－0.870.90－0.25～0.40－－图2-4光学高温计读数修正ⅡWGG—2型光学高温计WGG—2型光学高温计主要由光学系统与电测系统两部分组成。（1）光学系统：它由物镜和目镜组成望远系统，光学高温计灯泡的灯丝置于光学系统中特镜成象部位。调节目镜的位置，可清晰地看到灯丝，调节物镜的位置，能使被测物体清晰地成象在灯丝平面上，以便比较二者的亮度。在目镜与观察孔之间置有红色滤光片，测量时移入视场，使所利用的光谱有效波长约为0.65um，以达到单色辐射的测温条件。从观察孔可同时看到被测物体与灯丝的象，从而能清晰地观察到灯丝的隐灭过程。在物镜与灯泡之间置有吸收玻璃，当使用第二量程时，转动旋钮，使吸收玻璃移入视场中，用以减弱被测物体的亮度。目镜定位螺母用以锁紧已经调节好的目镜位置。（2）电测系统：电测系统是由高温计灯泡、滑线电阻、按钮开关、电阻等与两节电池连接而成。调节滑线电阻使灯丝亮度与被测物体的亮度一致。测量电表是磁电式直流电压表，用来测量灯丝在不同亮度时线路端的电压降，但指示值则以温度刻度表示，因而能从高温计的刻度盘上直接读取被温暖物体的测量温度。光学高温计在使用前先应检查仪表指针是否在“0”位，如不在“0”位，则旋转零位调节器调整之。调节目镜及物镜前后位置，使物体及灯丝清晰可见。将红色滤光片移入视场，按下按钮开关，转动滑线电阻盘，直至灯丝顶部的象隐灭在被测物体的象中为止，读取温度值。为了获得正确的读数，应分别自低而高和自高而低地调节光学高温计灯丝电流，至灯丝隐灭时，读出温度读数，然后取其二次读数的平均值作为最终读数。在实际测定过程中，物体的单色黑度很难确定，为了消除的影响，可以人为创造黑体辐射的条件。例如，欲测量溶化金属的温度，可将封底的陶瓷管放在熔化的金属内，在充分受热后，这个管子底部的辐射就可以近似地认为是黑体了。要得到足够的黑度，管子的插入长度与管子的内径之比不得小于10【111。光学高温计和被测物体之间如果有灰尘、烟雾和二氧化碳气体时，对势辐射会有吸收作用，因而造成误差。在实际测量时，很难做到没有灰尘，因此光学高温计不要距离被测物体太远，一般在1～2m之内，实在不行也不要超过3m。光学高温计可以随身携带使用很灵活，但要人工操作，不能自动指示和记录温度，也不能远传。2.1.5.2全辐射高温计Ⅰ工作原理物体的温度达到一定程度（>700℃）才能发出足够亮度的可见光，光学高温计才能测定其温度。所以它的测温范围下限是700℃。全辐射高温计是利用物体发出的辐射能集中到热电偶上，就有热电势输出，可用毫伏计或其它显示仪表进行指示或记录，所以它的测温范围的下限可至400℃。绝对黑体的势辐射能量与温度之间的关系是：（）（2-18）所有物体（近似灰体）的热辐射能量与温度之间的关系是：（）（2-19）因为物体（近似灰体）的黑度总是：0<<1，所以同样温度下的黑体比灰体热辐射能要大。全辐射高温计测量的是辐射温度（按辐射来的热量来刻度）以黑体为标准来刻度，以它来测量物体的温度，高温计上的温度读数就是黑体的温度。如果测量物体的温度，高温计上的温度读数就小于物体的真实温度T了，它们之间的关系是：（2-20）（2-21）因物体的黑度总是小于1的，所以<T。因此用全辐射高温计测量物体温度时，高温计上的温度读数必须加以修正。修正的方法是先确定被测物的黑度（可查阅有关各种工程材料的黑度表）然后从表2-6查得物体真实温度。在不同值时的真实温度（℃）表2-6值辐射温度1.000.950.900.850.800.750.700.650.600.550.504006008001000120014001600180020004006008001000120014001600180020004086118141016121914221624182720304176238281034123914451650185520634276368441053126114691678188620964376498611073128414961707191921284486648801095131015251740195521734616809001119133715561775199322124746989211144136715901813263622624897189451173140016281855208223095057399721204143716691902213423715237631002124014781716195421922430ⅡWFT—202型全辐射高温计WFT—202型全辐射高温计由辐射感温器、辅助装置和显示仪表三部分组成。辐射感温器是将被测物体的辐射能转变为热电势；显示仪表可用毫伏计或电子电位差计；辅助装置可分为轻型和重型两种。轻型的有防止感温器工作温度过高的冷却装置，即轻便水冷通风罩，以及配线盒、连接电缆等组成；重型的还有防止烟雾等干扰，火焰的灼伤等设施，即水冷保护罩，火焰防护装置和窥管等装置所组成。WFT—202型辐射感温器的结构。它具有铝合金的外壳，前部是物镜，它可将辐射势能聚集到热电堆上，热电堆由云母环、靶心、引出线和热电偶所组成。热电进化论发别由16对或8对直径为0.05～0.07mm的镍铬—考铜热电偶串联而成，每一对热电偶的热端焊在黑色的铂片（靶心）上，其冷端由考铜箔串联起来，最后一端由考铜箔带作引出线，整个热电堆固定在环形云母架上。为了使仪表在一定温度范围内具有统一的分度值，所以在热电堆前放置了补偿光栏。调整时，可用螺丝刀，从标有“校正器”的孔中旋转小齿轴，借以带动补偿光栏前的遮光片调节照射到热电堆上的辐射能量，使产品有统一的分度数值。另外，为了补偿因受环境温度的影响使热电偶冷端温度变化而引起的仪表指示值误差，采用了双金属片进行温度补偿，当仪表的周围环境超过设计温度（一般为20℃）时，双金属片就向上弯曲带动遮光片，增加了射入的辐射能量，从而补偿了由于周围温度升高使指示值降低的误差，反之，双金属片亦能补偿由于周围温度降低而引起指示值升高的误差。使用WFT—202型全辐射高温计前，先阅读产品说明书，遵照说明书上的连接线咱和外接电阻数值，将仪表与显示仪表正确地连接。感温器的使用温度必须小于100℃，否则应采用水冷装置。正确放置辐射感温器离被测特体的适当距离处，并使补测物体的影像完全充满瞄准视场，以保证热电堆充分接受热辐射能。从显示仪表上读取的读数，根据物体的黑度，查表2-6即可得到物体的真实温度。在测量燃烧室内部温度时，为了有足够的黑度，全辐射高温计通常是准对着炉膛侧壁内的瓷质或耐热不锈钢的管子底部来测定的。管子插入被测介质中的深度和它的内径之比一般不应小于10【12】。2.1.5.3红外测温仪Ⅰ工作原理波长约在0.8-100范围的射线称为红外线。红外辐射能够被物体吸收并转变为热能，因此也是一种热射线。任何物体在温度较低时向外辐射的能量大部分都是红外辐射。辐射传热的普朗克公式和斯蒂芬波尔茨曼公式同样也适用于红外辐射。它除具有前述非接触测温的特点外，能测量很低的温度。红外测温仪分全红外辐射型和单色（某一波长或波段）红外辐射型等【13】。单色红外型实际上是接受某一很窄波段～的红外辐射线。这波段内的辐射能用普朗克公式积分求取，即：（2-22）积分的结果必须然得出辐射能与温度T之间的关系，对于灰体也要用黑度加以修正。当～包括了所有红外线波长时，式（3-22）即为全红外辐射能与温度之间的关系。这就是制作红外测温仪的原理。Ⅱ红外测温仪表简介红外测温仪目前规格型号很多。如美国Raytek公司生产地RaymgerⅡ型手持式红外测温仪分为R2LT（低温）型和R2HT（高温）型两种型号：型号测温范围环境要求精度R2LT型-30～1400℃0～50℃环境温度为R2HT型400～3000℃0～50℃读数值的1%，国内生产的红外测温仪有：沈阳光学仪器厂生产的SGH-1型红外测温仪。测量范围分为：0～100℃，0～200℃，0～500℃；测量精度≤5%，最小鉴别温差＜5%。上海宏伟仪器厂生产的WFH型红外测温仪。测量范围分为：50～500℃，100～250℃，500～1000℃，800～1300℃等；测量距离为1m至无穷远连续可调。云南仪表厂生产的WFH-60型红外辐射测温计。测温范围分为：500～800℃，700～1100℃，800～1200℃，900～1300℃，1200～1600℃。建材研究院研制的WY-82型红外辐射测温仪。测量范围为100～400℃（根据要求可达700℃），主要用于非接触测量水泥窑体表面温度及有关热设备的表面温度。2.1.6热流量计热流量计的工作原理如图2-5所示。根据热流量计算公式：q’q’’2λtq’q’’2λt3δ1t2λ1δ1t1q’（2-24）图2-5热流计工作原理图1－热设备壁2图2-5热流计工作原理图1－热设备壁2—辅助层δ—辅助层厚度；δ1—热设备层厚度；t1—热设备内壁面温度；t2—辅助层和热设备外表面接触处的温度；t3—辅助层外表面温度；q’—通过热设备壁的热流量q’’—通过热设备壁和辅助层的热流量；λ—热设备的导热系数；λ1—辅助层的导热系数。这样在应用时《，可忽略，即+≈。因很小，故。这样（2-23）式和（2-24）式近似相等，即q＇≈q＂。通过热流量计的辅助层的热流量为（2-25）热流计的类型很多，有导热式、热量式、热客式、测温式以及辐射式等。2.2计算方法2.1.1用热流量计算散热量热流量测量就是测量流过设备的热量。一定的热流量计其和值为已知值，只要用安装在辅助层表面上的热电偶测出和就可推算出通过热设备壁面的热量Q值，即：（KJ/h）（2-26）（2-26）式中t2、t3——分别为热、冷表面温度；——热流计的热阻；F——被测区域的表面积。每区域可在若干处测出其热流量，以其平均值乘上该区域的表面积即为该区域的表面散热量。2.1.2用表面温度推算散热量用这种测定方法是：分别在每区域里测出若干点的表面温度，同时测出周围环境温度、环境风速和空气冲击角（气流与回转窑中心线所成的小于90度的夹角）。根据测定结果在相应表中查出散热系数【14】，按下式计算每一区域的表面散热量：﹙﹚（2-27）热设备的表面散热量为各区域散热量之和即（2-28）式中——表面散热量（）——被测某区域的表面散热量（）；——被测某区域的表面温度平均值（℃）；——环境空气温度（℃）；——被测某区域的表面积（㎡）；——表面散热系数，它与温度（-），环境温度、环境风速及空气冲击角有关。（2-29）式中——不同温度与不同风速的散热系数（℃），计算回转窑、单简冷却机等围动热设备的散热时，可查表（2-8）；计算立窑、预热器、分解炉等不转动设备的散热时，可查表（2-9）；——冲击角校正系数，（考虑空气冲击角对回转窑、单筒冷却机等转动热设备散热系数的影响）；根据试验测定结果，冲击角与校正系数的关系如（2-7）表：冲击角与校正系数的关系（2-7）10°15°20°25°30°35°40°45°50°55°～90°0.750.800.830.860.900.930.960.970.981.00对立窑、预热器、分解炉不转动的热设备=1；——并列校正系数，多筒冷却机和窑并列时=0.8，单窑时=1。转动设备的散热系数（KJ／㎡﹒h﹒℃）表2-8风速（m/s）散热系数（a）温差△t（℃）00.240.480.690.901.201.501.752.004045.1650.6056.0361.4766.9275.6984.4793.25102.035047.6753.1158.5463.9869.4278.6187.4096.18104.546050.1856.0361.4766.9171.9281.4289.9098.69107.477052.6958.5464.4069.8374.8584.0592.83101.61110.398054.7861.0566.9172.3477.3686.5695.34104.12112.909057.2963.5669.4274.8579.8789.0797.85106.63115.8310059.8066.0772.3477.7882.8092.00100.78109.56118.3411062.3168.5874.8580.2985.3194.50103.29112.07120.8512064.8271.0977.3682.8088.2397.43106.21114.99123.3013067.3274.0180.2985.7290.7499.94109.14117.50124.1914070.2576.5282.2988.2393.25102.45111.23120.01124.6115072.3479.0385.7291.1696.18105.38114.58120.85125.4516074.8581.5488.2393.6799.10108.30115.83121.27125.8717076.9484.0591.1696.60101.61110.81116.25121.69126.2818079.4586.5693.6799.10104.54111.23116.67122.10126.7019082.0089.0796.18101.61106.63112.07117.09122.52127.1220084.4792.0099.10104.12107.05112.90117.92122.94127.5421086.9894.50101.61104.54107.89113.32118.34123.36127.9022089.4997.01102.03105.38108.72114.16118.76123.78128.3023092.0097.85102.49105.79109.14114.58119.18124.19128.7924094.5098.69102.37106.21109.56114.99119.59124.61129.63不转动设备的散热系数（KJ／㎡﹒h﹒℃）表2-9风速（m/s）散热系数（a）温差△t（℃）02.04.06.08.04035.1375.2796.18113.74129.675037.6378.2099.10116.67132.986040.1481.12102.03119.18135.48续表2-9风速（m/s）散热系数（a）温差△t（℃）02.04.06.08.07042.6583.63104.96122.52138.838045.1686.14108.30125.45142.179047.6789.49111.23128.79145.1010050.1892.0