《熱工測量及儀表》PPT課件

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1、熱工測量儀表——接觸測溫及誤差討論引言接觸式測溫：測溫時儀表的感溫元件必須與被測介質(zhì)直接接觸，此時儀表指示的溫度是測溫元件本身的溫度，與被測介質(zhì)的真實溫度有差別。本章的任務(wù)：研究這種差別的大小及其減小的方法。引言（續(xù)）如用熱電偶測量鍋爐過熱器后的煙氣溫度Tg(如右圖所示)，熱電偶熱端溫度為T，由于Tg＞T，所以煙氣就以對流、輻射及傳導(dǎo)方式將熱量Q1傳給熱電偶；熱電偶冷端處于溫度為T3的環(huán)境中，T3遠(yuǎn)低于T，因此就有熱量Ｑ2沿著熱電偶套管傳給周圍環(huán)境;過熱器管壁溫度為T1，省煤器管壁溫度為T2。T1和T2都低于T，故熱電偶以輻射方式將熱量Ｑ3傳給過熱器及省煤

2、器。熱電偶接受的熱量為Ｑ1；，散失的熱量為Ｑ2＋Ｑ3，達(dá)到熱平衡時Q1=Ｑ2＋Q3，即補充的熱量等于散失的熱量。然而只有ΔT＝Tg－T＞０時，才會有Q1，也就是說T永遠(yuǎn)不可能等于Tg。ΔT就是測溫誤差。要減小ΔT使感受件的溫度接近被測介質(zhì)的溫度，就必須增大煙氣對熱電偶的傳熱和減小熱電偶對外的傳導(dǎo)散熱和輻射散熱。一、管道流體溫度測量管道中流體溫度的測量，是熱工測量中經(jīng)常遇到的問題，例如管道中的蒸汽溫度或水溫度的測量。圖6-2為測量裝置的示意。在管道中流過溫度為的流體，管周圍介質(zhì)的溫度為，如果，就有熱量沿感受件向外導(dǎo)出，這就是導(dǎo)熱損失，由于存在著導(dǎo)熱損失，感受

3、件的溫度比流體溫度要低些，即產(chǎn)生了導(dǎo)熱誤差一、管道流體溫度測量（續(xù)1）（由于保護套管或測溫管的直徑不大，可假定感受件和其外面的保護套管或測溫管的溫度一致的，都是。）如管道中流過的介質(zhì)是氣（汽）體，測溫管附近無低溫的冷壁，管道外又敷有絕熱層，即管道內(nèi)壁溫度較高，且介質(zhì)的溫度不太高時，測溫管對管子內(nèi)壁的輻射散熱影響可以忽略。如果管道中介質(zhì)為液體，則測溫管對管內(nèi)壁不會有輻射散熱。在以上情況下，根據(jù)傳熱學(xué)的原理，一、管道流體溫度測量（續(xù)2）可以得到導(dǎo)熱誤差的關(guān)系式為：其中式中——分別為管內(nèi)外介質(zhì)對測溫管之間的放熱系數(shù)；——分別為管內(nèi)外兩段測溫管的熱導(dǎo)率，；——分別

4、為和兩段測溫管的截面周長，；——分別為管內(nèi)外兩段測溫管的截面積，；——分別為管內(nèi)外測溫管的長度。注：ch這是雙曲余弦ch=(e^-x+e^x)/2雙曲正弦是sh=(e^-x-e^x)/2th=sh/ch(雙曲正切),cth=1/th(雙曲余切)一、管道流體溫度測量（續(xù)3）從式（6-1）可見：1）在測溫管向外散熱的情況下，誤差不可能等于零。2）管道中流體與管外介質(zhì)的溫度差越大，測溫誤差越大。為了減小誤差，應(yīng)該把露出在管道外的測溫管用保溫材料包起來，這樣不僅使得露出部分溫度提高，減小導(dǎo)熱損失，而且也使露出部分和外面介質(zhì)的熱交換減少，放熱系數(shù)減小，因此可以減小測

5、溫誤差。3）當(dāng)增加，即插到管道內(nèi)介質(zhì)部分測溫管長度增加，雙曲余弦，雙曲正切都增加，導(dǎo)熱誤差減?。划?dāng)減小，雙曲余切增加，測溫誤差也減小。4）當(dāng)放熱系數(shù)增加，增加時，誤差減小。因此應(yīng)該把感受件放在流體速度最高的地方，即管道中心軸線上。一、管道流體溫度測量（續(xù)4）5）增加使增加，可以使誤差減小。因為（式中為測溫管的內(nèi)徑，為測溫管的外徑，為測溫管壁厚，如圖6-3所示）。所以要想增加，就應(yīng)該使測溫管的壁厚，外徑盡量減小，也就是應(yīng)將測溫管做成外形細(xì)長而壁厚很薄的形狀。一、管道流體溫度測量（續(xù)5）6）測溫管材料的熱導(dǎo)率小，則增加，誤差減小。因此測溫管常用導(dǎo)熱性質(zhì)不良的材

6、料如陶瓷，不銹鋼等來制造（應(yīng)該注意，采用這類材料制造測溫管使會增加導(dǎo)熱阻力，使動態(tài)測量誤差增加）。至于減少b2的問題，關(guān)鍵在于使變小，方法是在測量管的露出部分加絕熱層。一、管道流體溫度測量（續(xù)6）圖6-4表示了感應(yīng)件的幾種不同的安裝方案。管道中流過壓力為3MPa，溫度為386攝氏度的過熱蒸汽，管道內(nèi)徑為100mm，流速為30m/s，方案1采用鉑電阻溫度計，沿管道中心線插的很深，安裝部位的管道有很厚的絕熱層，測溫管露出部分很少，這種方案的測量誤差接近于零；方案2采用水銀溫度計，測溫管外有絕熱層，其測量誤差為-1攝氏度；方案3與方案2的不同之處是測溫管的直徑和

7、管壁厚度都較大，因此誤差也增大了，達(dá)到-2攝氏度；一、管道流體溫度測量（續(xù)7）方案4與方案2不同的地方是測溫管沒有插到管道中心（L1較小），因此誤差達(dá)到-15攝氏度，即-4%左右；方案5也是用電子溫度計測量，安裝地點的管道沒有絕熱層，而且溫度計的露出部分L2較長，L1又不象方案1中那樣長，因此測量誤差達(dá)到-45攝氏度，即-12%。圖6-4中的例子說明了，在測量管道中的流體溫度時，如果遵循前面提出的原則來安裝溫度計，測量誤差是可能減至極小的。一、管道流體溫度測量（續(xù)8）在電廠中測量高溫高壓主蒸汽溫度的熱電偶會遇到如下問題：由于高溫高壓氣流的沖刷，伸至管道中心

8、處的熱電偶容易產(chǎn)生振動斷裂事故。為了防止斷裂，應(yīng)減小熱電偶插入管道