熱工測量及儀表(共6頁)

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上一、溫度1.溫度的宏觀概念：冷熱程度的表示。微觀概念：大量分子運動的平均強度。特征：分子運動愈激烈其溫度表現(xiàn)越高。2，溫度測量分為兩大類。1.接觸式測溫：2.非接觸式測溫：二、熱電偶1.原理：將溫度信號轉換成電勢（mV）信號，配以測量毫伏的儀表或變送器可以實現(xiàn)溫度測量。特點：結構簡單、制作方便、測量范圍寬、準確度高、性能穩(wěn)定、復現(xiàn)性好、體積小、響應時間短。2.分類：鉑銠10-鉑熱電偶（S型）01700（高溫測量）鉑銠30-鉑銠6熱電偶（B型）01700（高溫測量）鎳鉻-鎳硅熱電偶（K型常用）-200+1300正極是鎳鉻合金，負極為鎳硅。銅-康銅熱電偶（T型實驗室常用）

2、-200+400（制冷冰箱）正極是銅，負極是銅鎳合金鎳鉻-康銅熱電偶（E型）-200+1000鐵-康銅熱電偶（J型）-20013003.常用的補償（修正）方法：冷端恒溫法、計算修正法（熟練掌握）補償導線法、冷端補償器4.熱電偶回路的基本定律:均質導體定律、中間導體定律、中間溫度定律、標準電極定律三、熱電阻1.原理：導體或半導體的電阻隨溫度變化的性質大多數(shù)金屬在溫度升高1時電阻將增加0.40.6。半導體電阻一般隨溫度升高而減小，其靈敏度比金屬高，每升高1，電阻約減小26。2.常用熱電阻種類主要有鉑電阻、銅電阻和半導體熱敏電阻。2.1鉑電阻溫度計（標準鉑電阻有10 和25）W鉑的優(yōu)點：穩(wěn)定性好、耐

3、氧化性能很強。物性穩(wěn)定。ITS-90規(guī)定，在-259.34630.74范圍，鉑電阻溫度計作為基準溫度儀器。易提純，鉑電阻精度高，復現(xiàn)性好；工藝性好，可制極細的鉑絲（<0.02 mm）或極薄的鉑箔。鉑的電阻率較高。鉑的缺點：電阻溫度系數(shù)比較小（ 3.9×10-3 W/）；價格高。鉑電阻在100時電阻值R100與0時電阻值R0之比，即W100=R100/R0。W100越大，其純度越高R0為溫度為0時鉑電阻的電阻值（Pt100為100，Pt10為102.2銅電阻普遍用于測量精度要求不高、溫度較低的場合，測量-50150的溫度。缺點：電阻率小、銅很容易氧化，工作溫度的上限為150、銅電

4、阻價格便宜，因此仍被廣泛采用。2.3半導體熱敏電阻溫度計在-50350、測溫要求不高的場合，通常采用半導體熱敏溫度傳感器。如家電、汽車的溫度控制。半導體熱敏電阻通常用鐵、鎳、錳、鈷、鉬、鈦、鎂、銅等復合氧化物高溫燒結而成。大多數(shù)半導體熱敏電阻具有負的溫度系數(shù)。3熱電阻的外引線有3種。（P92）兩線制：在熱電阻感溫元件的兩端各連一根導線的引線形式。配線簡單，安裝費用低，存在引線電阻的附加誤差，不適用于A級熱電阻。在使用時引線及導線都不宜過長。三線制：在熱電阻感溫元件的一端連接兩根引線，另一端連接一根引線(見圖) 。構成測量電橋，可以消除內引線電阻的影響，測量精度高于兩線制。四線制：在熱電阻兩端各

5、連2根引線，主要用于在高精度測量；不僅可以消除內引線電阻的影響，而且在連接導線阻值相同時，消除該電阻的影響。還可以通過改變測量熱電阻中的電流方向，消除測量過程中的寄生電勢影響。4. 熱電阻測溫系統(tǒng)的誤差：熱電阻的基本誤差；指示儀表的誤差；電阻體自熱誤差；引線電阻誤差自熱誤差：由通過電阻的電流引起；電流大可提高輸出信號，但帶來的自熱誤差也大。一般工業(yè)熱電阻工作電流被限制在6mA以內，這樣自熱溫差就不會超過0.1 。4、 其他接觸式測溫儀表1.雙金屬溫度計：用做一般的工業(yè)用儀表液體玻璃溫度計：全浸式多用于實驗室和標準溫度計；部分浸入式用于一般工業(yè)測溫5、 非接觸式測溫5燈絲隱滅式光學高溫計是一種典

6、型的單色輻射光學高溫計，在所有的輻射式溫度計中它的精度最高；灰色吸收玻璃的作用擴大光學高溫計量程6.光學高溫計優(yōu)點：結構相對較簡單，靈敏度高，測量范圍廣，使用方便；缺點：由于要靠手動調節(jié)燈絲的亮度，由眼睛判別燈絲的“隱滅”，故觀察誤差較大，也無法實現(xiàn)自動檢測和記錄。6、 壓力表1.壓力的表示方法：1：絕對壓力以絕對真空作為零點壓力標準。2表壓力：以大氣壓作為零點壓力標準。3相對壓力（差壓力）：以大氣壓以外的任意壓力為零點壓力標準。4負壓力或真空：低于大氣壓的壓力。2.標準儀表的選擇原則：標準表的允許絕對誤差：應小于被校表的允許絕對誤差的1/31/5，這樣可忽略標準表的誤差，將其示值作為真實壓力

7、。將被校表示值與標準壓力比較的方法主要用于校驗0.25級以上的精密壓力表，亦可用于校驗各種工業(yè)用壓力表。3.彈簧管壓力計的精度等級：普通型：1.0、1.6、2.5、4 級；精密型：0.16、0.25、0.4 級。熱電偶真空計：熱偶規(guī)管：由玻璃殼、鉑絲、熱電偶構成。加熱絲通以恒定電流，用于加熱熱電偶，其溫度為100200 。電離真空計：電離規(guī)管由陰極(燈絲)、螺旋形柵極(加速極)和圓筒形收集極構成4.壓力傳感器：測量壓力并提供遠傳電信號的裝置。壓力傳感器可以直接將被測壓力變換成各種形式的電信號，適合于自動化系統(tǒng)集中檢測與控制的要求。電阻應變式傳感器、電容式壓力傳感器、電感式壓力傳感器、力平衡式壓

8、力傳感器壓電式壓力傳感器（動態(tài)壓力檢測中常用的傳感器）振筒式壓力傳感器（氣體測量）5.動態(tài)校準。壓力傳感器的頻率響應特性決定了傳感器對動態(tài)壓力測量的適用范圍和測量精度。用于動態(tài)壓力測量的傳感器或測壓系統(tǒng)必須進行動態(tài)校準，以確定其動態(tài)特性參數(shù)（如頻率響應函數(shù)、固有頻率、阻尼比）。7、 氣體流速測量1.測量氣流速度的方法很多，但在熱能動力領域，目前最常用的是空氣動力測壓法，典型儀器是測壓管。測壓管可分為總壓管、靜壓管、動壓管、方向管和復合管。2.恒溫風速計的基本原理是利用反饋電路使熱線溫度和電阻保持恒定在恒溫風速儀中，速度脈動引起的測量橋路不平衡誤差信號，經過放大，并按一定的相位關系反饋到橋路頂端

9、，調整橋路供電電壓，使測量橋路自動平衡。3. 激光多普勒測速方向模糊性的解決辦法：光束的頻移。使入射到散射體的兩束光之間的一束光的頻率增加，這樣散射體中的干涉條紋就不再是靜止不動，而是一組運動的條紋系統(tǒng)，在檢測器檢測到的一個靜止的粒子產生的信號頻率等于光束增加的頻率V。如果粒子運動的方向與干涉條紋運動的方向相反，則得到大于光束增加頻率V的多普勒頻率，粒子運動的速度方向為正；如果粒子運動的方向與干涉條紋運動的方向相同，則得到小于光束增加頻率V的多普勒頻率，粒子運動的速度方向為負。4. 粒子圖象測速技術(PIV)原理：測量圖像的位移x，y。位移必須足夠小，使得x/t是速度u的很好的近似5. 對示蹤

10、粒子的要求可歸結為對粒子的跟隨性和適當?shù)念w粒濃度的要求跟隨性：粒子必須有足夠小的粒徑，以便能夠跟隨流體運動；必須有足夠大的粒徑，以便產生足夠的散射信號光散射和信噪比：粒子尺寸、折射指數(shù)和粒子形狀等因素會影響光散射的能力；信噪比和顆粒直徑近似地成正比關系；粒子的形狀也會影響信噪比值顆粒濃度：多于10個粒子對是確保測量正確位移值的必要保證。但是粒子對也不能太多，否則圖像就會重疊，從而形成散斑。八、流量測量1.流量測量方法：差壓法（孔板、噴嘴）、容積法（橢圓齒輪流量計、腰輪流量計、刮板流量計）速度法（轉子流量計、渦輪流量計、電磁流量計、超聲流量計）質量流量法2.節(jié)流式流量計（屬于速度法）原理：在管道

11、中設置節(jié)流件，由于流通截面的變化，節(jié)流件前后流體的靜壓力不同，此靜壓差與流體的流量成一定的函數(shù)關系3.標準節(jié)流裝置為：標準孔板，角接取壓；（有環(huán)室取壓和單獨鉆孔取壓）標準孔板，法蘭取壓；（由一對帶有取壓孔的法蘭組成）ISAl932噴嘴(標準噴嘴)，角接取壓。4. 標準節(jié)流裝置的管道條件：a) ll的長度取決于節(jié)流件上游第一個阻力件形式和節(jié)流件的b值，表中所列數(shù)值是管道內徑D的倍數(shù)。b) 如果實際的ll在括號內和括號外的數(shù)字之間，則應對流量測量的極限誤差算術值加上±0.5。c) 若節(jié)流件上游有兩個阻力件，其間的直管段長度l0 ，取按上游第二個阻力件形式和b=0.7(不論實際b為多少)查

12、附表7-1所得ll的一半。d) 如節(jié)流件上游有溫度計套管，它與節(jié)流件的距離應為5D(3D)(當溫度計套管直徑0.03D時)或20D(10D)(當溫度計套管直徑在0.03D0.13D之間時)。一般應盡可能把溫度計裝于節(jié)流件之后，此時要求它與節(jié)流件的距離大于5D。e) 如果節(jié)流件上游有直徑大于2D的容器造成突然收縮或有開敞空間，其與節(jié)流件的距離不得小于30D(15D)。f) 如實際使用的節(jié)流件上游的阻力件的形式沒有包括在附錄表7-1內，或要求的三個直管段長度(ll，l2 ，l3)有一個小于括號內的數(shù)值或有兩個都在括號內外數(shù)值之間，則整套節(jié)流裝置需單獨標定。 g) 在節(jié)流件上游10D和下游4D的范圍

13、內，管道內壁應沒有肉眼可見的凸凹不平、沉積物或結垢。h) 為了得到精確的D值和滿足管道圓度的要求，應在節(jié)流件上游0D，0.5D，1D，2D處取與管道軸線垂直的四個截面，對每個截面等角距地測量四個管道內徑，這十六個測量值的算術平均值作為D值，并且平均值與任一單測值的偏差不大于±0.3 。對于節(jié)流件下游管道，也要在2D范圍內這樣測量，但要求可降低，單測值可少些，任一單測值與平均值的偏差不大干±2。標準節(jié)流裝置的流體條件：滿管，流體必須充滿管道內部，并連續(xù)流動；單相，流體在物理上和熱力學上是單相，流經測量元件時不發(fā)生相變；流體的速度一般低于音速。流體必須是在圓管內流動，且已知密度

14、和粘度，流速穩(wěn)定，不存在旋渦，只允許流量緩慢變化5.渦輪流量計安裝位置應避免振動，避免強磁場及熱輻射，上下游應保證有足夠的直管段(上游為20D，下游為5D)電磁流量計最好垂直安裝，并使流體自下而上通過變送器；若由于條件限制，只允許水平安裝時，則必須保證兩電極處于同一水平面上；安裝地點應避免有較強的交直流磁場或有劇烈震動；上游直管段大于5D靶式流量計流量計前后應有必要的直管段，一般流量計前大于5D，流量計后大于3D；流量計一般水平安裝，如果必須安裝在垂直管道上時，由于重力影響，產生零點漂移，安裝后要重新渦街流量計裝漩渦發(fā)生體時，應使其軸線與管道軸線垂直。對于三角柱、梯形或柱形發(fā)生體，應使其底面向

15、著流束，底面法線應與管道軸線重合，其夾角最大不應超過 5°6.鐘罩式氣體流量標準裝置是一個具有恒壓源(并給出標準容積)的氣體流量標準裝置?？蓜拥溺娬趾凸潭ǖ囊翰坌纬扇莘e可變的密封空腔。鐘罩下降過程中，通過壓力補償機構，使其內部氣體壓力不隨鐘罩浸入密封液體中的深度而變化。以鐘罩內有效容積為標準，當鐘罩下降時，鐘罩內氣體經實驗管道排出，排往被檢儀表，以鐘罩內排出的氣體容量值比較被檢儀表的累計流量顯示值，從而計算出被檢儀表的精度。9、 熱學法熱學法利用了高溫熔融液體本身的特性，即在空氣和高溫液體的分界面處溫度場出現(xiàn)突變的特點，用測量溫度的方法間接獲得高溫金屬熔液液位。熱學法按溫度測量轉換原理的不同，通常又分為熱電法和熱磁感應法。 熱電法采用熱電偶測量溫度場。熱電法原理：在容器壁上選定一系列測量點，裝上熱電偶;將各測點上熱電偶的輸出記錄下來，得到溫度-電勢分布曲線;曲線上反映出兩個測點之間產生了溫度突變，因此液面就在兩個測點之間。