熱工設(shè)備表面散熱檢測(cè)計(jì)算方法研究論文

摘要能源是制約經(jīng)濟(jì)發(fā)展的頸瓶，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，能源危機(jī)越發(fā)顯得突出和重要。因此，提高能源的利用效率，在生產(chǎn)中切實(shí)做好節(jié)能降耗工作對(duì)緩解能源危機(jī)，保障國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)、穩(wěn)定、健康發(fā)展具有重要的意義。水泥生產(chǎn)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的一個(gè)耗能大戶，以新型水泥預(yù)分解生產(chǎn)工藝為例，每生產(chǎn)1噸水泥約消耗0.1到0.12噸標(biāo)準(zhǔn)煤，其能耗占到水泥生產(chǎn)成本的40%～60%，其中窯體表面散熱損失又占熟料實(shí)際熱耗的20%左右。為了實(shí)時(shí)監(jiān)控窯體表面溫度，盡可能減少表面散熱，就必須解決好熱工設(shè)備表面散熱的測(cè)量與計(jì)算問(wèn)題。現(xiàn)有的計(jì)算中所用到的表面綜合換熱系數(shù)的計(jì)算范圍，其溫度范圍上限僅為240℃，已嚴(yán)重不能滿足新型干法水泥窯表面散熱計(jì)算的需要。為此，本論文對(duì)現(xiàn)有的計(jì)算溫度區(qū)間的相關(guān)參數(shù)及理論進(jìn)行了重新的分析研究，得到了計(jì)算綜合換熱系數(shù)的回歸方程，并應(yīng)用于對(duì)實(shí)際范例的計(jì)算，結(jié)果表明，所得到的方程較好地解決了不同情況下表面綜合換熱系數(shù)的計(jì)算問(wèn)題。我們得到的回歸方程如下：轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備表面散熱綜合換熱系數(shù)方程：當(dāng)風(fēng)速W=0時(shí)：α=0.246△t+35.34當(dāng)風(fēng)速W≠0時(shí)：在溫差△t≤時(shí)：α=（0.0027w+0.265）△t+4.76w2+18.57w+35.36在溫差△t＞時(shí)：α=（-0.1774w5+1.0957w4–2.5536w3+2.7461w2–1.3201w+0.2743）△t–0.88w2+22.14w+76.90不動(dòng)設(shè)備表面散熱綜合換熱系數(shù)系數(shù)方程：當(dāng)風(fēng)速W=0時(shí)：α=0.251△t+25.07當(dāng)W≠0時(shí)：α=（0.0009w3-0.0149w2+0.0808w+0.176）△t-0.305w2+11.793w+41.64關(guān)鍵詞：能源危機(jī)綜合換熱系數(shù)回歸方程節(jié)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緒論能源是制約經(jīng)濟(jì)發(fā)展的頸瓶，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，能源危機(jī)越發(fā)顯得突出和重要。因此，提高能源的利用效率，在生產(chǎn)中切實(shí)做好節(jié)能降耗工作對(duì)緩解能源危機(jī)，保障國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)、穩(wěn)定、健康發(fā)展具有重要的意義。能源是是人類社會(huì)發(fā)展最強(qiáng)大的動(dòng)力引擎。世界各國(guó)的發(fā)展實(shí)踐表明：國(guó)家和地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的速度和發(fā)達(dá)程度越來(lái)越明顯地取決于現(xiàn)代能源供應(yīng)保障系統(tǒng)的能力和建設(shè)狀態(tài)。例如.2000年.，占世界人口12%的西歐和北美發(fā)達(dá)國(guó)家.其一次能源消費(fèi)卻，占了全球的44%【1、2】。我國(guó)的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中，是以煤炭為主要能源的國(guó)家。煤炭是中國(guó)最主要的能源。長(zhǎng)期以來(lái)，中國(guó)一次能源消費(fèi)的70%以上來(lái)自煤炭【3】。煤炭在一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的比重一直很大。盡管中國(guó)始終在致力于提高本國(guó)能源的自給水平，但是發(fā)展的社會(huì)經(jīng)濟(jì)卻對(duì)有限的資源基礎(chǔ)提出了越來(lái)越大的挑戰(zhàn)。我國(guó)能源短缺與水泥工業(yè)快速發(fā)展急需大量能源的矛盾將日益尖銳。2005年水泥工業(yè)的能源問(wèn)題己擺在而前。我國(guó)水泥工業(yè)主要以煤炭為燃料，以電能為動(dòng)力，是典型的耗能大戶。雖然我國(guó)煤炭資源豐富，但分布并不平均，且低揮發(fā)份煤和含硫量大的煤較多，能夠用于水泥工業(yè)的煤質(zhì)越來(lái)越差。水泥工業(yè)是能源資源消耗較大的產(chǎn)業(yè)，按照8億噸水泥熟料10億噸水泥產(chǎn)量考慮【4】，則每年我國(guó)水泥工業(yè)需要標(biāo)準(zhǔn)煤炭9600萬(wàn)噸(按每噸熟料熱耗為120kg標(biāo)準(zhǔn)煤計(jì))，占全年煤炭總產(chǎn)量的8.5%。雖然我國(guó)是煤炭大國(guó)，但世界七大煤炭大國(guó)中，只有我國(guó)的存采比不足百年，其余六國(guó)均在210年以上【5】，充分認(rèn)識(shí)能源對(duì)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的支撐作用。水泥工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的一個(gè)耗能大戶。水泥生產(chǎn)中的能耗費(fèi)用在整個(gè)生產(chǎn)成本中的能耗費(fèi)用在整個(gè)生產(chǎn)成本中占有相當(dāng)大的比例。因此，長(zhǎng)期以來(lái)世界各國(guó)對(duì)降低水泥生產(chǎn)的單位能耗作了不懈的巨大努力。至今的主要作法表現(xiàn)在一方面紛紛以新開(kāi)發(fā)出來(lái)的高效節(jié)能設(shè)備取代水泥工藝過(guò)程中能耗高的老設(shè)備或節(jié)能新技術(shù)改造老設(shè)備，并努實(shí)現(xiàn)工藝過(guò)程的優(yōu)化，從而大大降低了燃料能和電能的消耗；另一方面則努力采用新技術(shù)以加強(qiáng)工藝過(guò)程中廢熱的回收利用，從而使廢熱的利用率達(dá)到了一個(gè)較高的水平；另外通過(guò)摻混合材料水泥的生產(chǎn)和降低能耗水泥的開(kāi)發(fā)也獲得了可觀的節(jié)能效益。經(jīng)過(guò)幾十年來(lái)人們的艱苦努力，發(fā)達(dá)國(guó)家水泥生產(chǎn)的單位能耗指標(biāo)已有了很大的下降。我國(guó)在這方面也取得了顯著的成效，但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，仍有較大差距。由此可見(jiàn)水泥窯的能耗偏高，高能耗已經(jīng)成為制約水泥企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益提高的重要因素。因此，采用各種措施來(lái)實(shí)現(xiàn)水泥窯的節(jié)能降耗目標(biāo)是推動(dòng)水泥工業(yè)技術(shù)進(jìn)步的重要任務(wù)。水泥窯是一種高能耗的熱工設(shè)備，近代發(fā)展起來(lái)的各種新型干法窯的主要特色是產(chǎn)量高和熱耗低。即使這些低熱耗的水泥窯能源消耗也要占到水泥生產(chǎn)成本的40%～60%【6】，熟料熱耗主要有四方面：①熟料形成熱。②成品帶走的熱量。③廢氣與飛灰?guī)ё叩臒崃俊＂芟到y(tǒng)表面的散熱損失。其中窯體表面散熱損失又占熟料實(shí)際熱耗的20%左右。如云南水泥有限公司Ф3.3m×52m五級(jí)旋風(fēng)筒預(yù)熱器窯的標(biāo)定數(shù)據(jù)：熟料形成熱占37.195%；成品帶走的熱量占5.42%；廢氣與飛灰?guī)ё叩臒崃空?8.83%；系統(tǒng)表面的散熱損失占22.58%；其它占5.98%。由此可見(jiàn)，減少系統(tǒng)的散熱損失非常重要，且所需資金又少的節(jié)能辦法就是采用隔熱材料提高窯體隔熱保溫效果，使用隔熱磚的水泥窯窯體表面的熱流量減少、溫度降低。如果能把表面散熱降到10%以下，每年按照8億噸水泥熟料來(lái)計(jì)算，則每年我國(guó)水泥土業(yè)可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤炭960萬(wàn)噸(按每噸熟料熱耗為120kg標(biāo)準(zhǔn)煤計(jì))以上。在保持原有燃料消耗的水平上，窯溫增高，加速了水泥生料的預(yù)分解和熟料的煅燒，從而提高了熟料的質(zhì)量和產(chǎn)量，使熟料熱耗降低，能少排放上百萬(wàn)噸二氧化硫，并可降低排風(fēng)機(jī)電耗。所以，我們作為一個(gè)水泥生產(chǎn)大國(guó)，從長(zhǎng)遠(yuǎn)戰(zhàn)略方針來(lái)看中國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展，節(jié)能降耗是一個(gè)迫切的任務(wù)。為推動(dòng)全社會(huì)開(kāi)展節(jié)能降耗，緩解能源頸瓶制約，建設(shè)節(jié)約型社會(huì)，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展，為建設(shè)節(jié)約型社會(huì)，為實(shí)現(xiàn)中國(guó)水泥工業(yè)可持續(xù)發(fā)展，戰(zhàn)略思路是在科研開(kāi)發(fā)與工程設(shè)計(jì)中，要以節(jié)約資源、能源和可持續(xù)發(fā)展為主導(dǎo)，全面提升技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)與世界先進(jìn)同步，使水泥產(chǎn)品高質(zhì)量、裝備大型化、生產(chǎn)集約化，逐步使中國(guó)水泥工業(yè)成為產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)合理的水泥制造業(yè)。我國(guó)水泥工業(yè)應(yīng)積極發(fā)展新型干法生產(chǎn)技術(shù)，淘汰技術(shù)落后且能耗大的立窯、中空干法窯、濕法窯及立波爾窯等。近二、三年中國(guó)新型干法生產(chǎn)線的熟料標(biāo)煤耗己達(dá)到104kg標(biāo)煤/t【7】，水泥綜合電耗己降到100kWh/t,可望達(dá)到95kWh/t，而1998年的熟料熱耗175kg標(biāo)煤∕t，水泥綜合電耗114kWh∕t（平均）【8】，表明中國(guó)水泥工業(yè)進(jìn)入新世紀(jì)后，已發(fā)生了突破性變化。為了實(shí)時(shí)監(jiān)控窯體表面溫度，盡可能減少表面散熱，就必須解決好熱工設(shè)備表面散熱的測(cè)量與計(jì)算問(wèn)題。現(xiàn)有的計(jì)算中所用到的表面綜合換熱系數(shù)的計(jì)算范圍，其溫度范圍上限僅為240℃，已嚴(yán)重不能滿足新型干法水泥窯表面散熱計(jì)算的需要。為此，本論文對(duì)現(xiàn)有的計(jì)算溫度區(qū)間的相關(guān)參數(shù)及理論進(jìn)行了重新的分析研究，得到了計(jì)算綜合換熱系數(shù)的回歸方程，并應(yīng)用于對(duì)實(shí)際范例的計(jì)算，結(jié)果表明，所得到的方程較好地解決了不同情況下表面綜合換熱系數(shù)的計(jì)算問(wèn)題。能源是社會(huì)生產(chǎn)力的核心和動(dòng)力源泉，是發(fā)展國(guó)民經(jīng)濟(jì)、改善人民生活水平的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，是我國(guó)可持續(xù)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。正確認(rèn)識(shí)和處理好能源與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)系涉及到經(jīng)濟(jì)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的各個(gè)方面。中國(guó)要落實(shí)科學(xué)的發(fā)展觀.實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展和全而實(shí)現(xiàn)小康社會(huì)的戰(zhàn)略日標(biāo)，必須以能源與經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)發(fā)展為基本前提。因此，節(jié)約能源促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展。第二章表面散熱的測(cè)定與計(jì)算方法所有熱設(shè)備如立窯、回轉(zhuǎn)窯、分解爐、預(yù)熱器、冷卻機(jī)及熱設(shè)備之間的聯(lián)結(jié)管道的表面散熱量的測(cè)量，均在各熱工設(shè)備的表面進(jìn)行。表面散熱量的測(cè)定可用熱流量計(jì)直接測(cè)出熱設(shè)備的表面散熱量。若沒(méi)有熱流量計(jì)，可測(cè)出熱設(shè)備的表面溫度，然后計(jì)算出散熱量。測(cè)定時(shí)將各種需要測(cè)定的熱設(shè)備，按其本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和表面溫度的差別，劃分成若干個(gè)區(qū)域，計(jì)算出每一區(qū)域的表面積的大小，分別在每一區(qū)域測(cè)算其表面散熱量，其總和就是該熱設(shè)備的表面散熱量。2.1測(cè)量方法2.1.1膨脹式溫度計(jì)膨脹式溫度計(jì)利用了液體或固體熱脹冷縮的性質(zhì)，它有液體膨脹式和固體膨脹式兩種。2.1.1.1液體膨脹式溫度計(jì)（玻璃液體溫度計(jì)）液體膨脹式溫度計(jì)就是玻璃液體溫度計(jì)，廣泛用于設(shè)備、管道、容器上的溫度測(cè)量，其測(cè)量范圍內(nèi)－200～+500℃。這種溫度計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，價(jià)格便宜和精確度高。溫度計(jì)毛細(xì)管里面充液體，常用的液體有水銀或某種有機(jī)液體，如甲苯、酒精、煤油、戊浣和石油醚等。前者測(cè)量范圍為0～500℃，后者多用來(lái)測(cè)量低溫，最低可測(cè)－200℃。Ⅰ普通玻璃管溫度計(jì)普通玻璃管溫度計(jì)按其本身形狀和結(jié)構(gòu)，可分為三種基本類型，即棒式溫度計(jì)、內(nèi)標(biāo)式溫度計(jì)和外標(biāo)式溫度計(jì)。棒式溫度計(jì)，由溫包連接一根厚壁的玻璃毛細(xì)管而成。溫度標(biāo)尺可直接刻在毛細(xì)管的外表面上。安全泡的作用是避免在溫度過(guò)高時(shí)，液體頂破溫度計(jì)。內(nèi)標(biāo)式溫度計(jì)，由溫包和一根較薄的玻璃毛細(xì)管相連，在毛細(xì)管后面有一片乳白色玻璃的溫度標(biāo)尺，毛細(xì)管同標(biāo)尺板均固裝在一根圓形的玻璃保護(hù)套內(nèi)，套管一端封閉，另一端熔接在溫泡上。內(nèi)標(biāo)式溫度計(jì)有較大的熱惰性，但在生產(chǎn)和普通實(shí)驗(yàn)條件下使用時(shí)，觀測(cè)是比較方便的。外標(biāo)式溫度計(jì)，由接有溫包的毛細(xì)管直接固定在刻有溫度標(biāo)尺的板上而成（板可用塑料、木料、金屬等做成），這種溫度計(jì)的測(cè)量液體一般是用染成紅色或藍(lán)色的酒精。它基本上只用于測(cè)量不超過(guò)50～60℃的空氣溫度。玻璃液體溫度計(jì)按其測(cè)量精度可分為三類：工業(yè)用的、實(shí)驗(yàn)室用的和標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)。標(biāo)準(zhǔn)水銀溫度計(jì)有一等和二等之分，其分度值為0.05～0.1℃，用于校驗(yàn)其它溫度計(jì)。分度值為0.1、0.2℃的一般用于實(shí)驗(yàn)室；分度值為0.5、1、2、5℃的適于工業(yè)上應(yīng)用。工業(yè)用溫度計(jì)大多為內(nèi)標(biāo)式水銀溫度計(jì)，它有著較長(zhǎng)的尾部，且其尾部可以做成直的或彎成90o、120o和135o等角度的幾種。工業(yè)用溫度計(jì)的插入深度是固定的，用它測(cè)溫度時(shí)，其尾部應(yīng)全部插入被測(cè)介質(zhì)內(nèi)。安裝有工業(yè)設(shè)設(shè)的溫度計(jì)，為保護(hù)其安全起見(jiàn)，通常放在專用的金屬保護(hù)套管內(nèi)。為改善套管內(nèi)壁和溫包間的傳熱，在溫包和套管壁間的環(huán)形空隙內(nèi)注入油（當(dāng)溫度計(jì)刻度在200℃以下時(shí)）或石墨粉、銅屑（當(dāng)溫度計(jì)刻度在750℃以下時(shí)）。在套管中注入油或石墨粉、銅屑的高度只要蓋住溫度計(jì)的溫包即可，過(guò)多會(huì)增加儀表的熱惰性。Ⅱ帶電接點(diǎn)的玻璃管水銀溫度計(jì)除普通玻璃管溫度計(jì)外，還有一種帶電接點(diǎn)的的玻璃管水銀溫度計(jì)。它與繼電器配合，廣泛用于恒溫控制、訊號(hào)報(bào)警等自動(dòng)裝置上。其性能比較穩(wěn)定，靈敏度也高。Ⅲ吸附式表面溫度計(jì)水泥廠的回轉(zhuǎn)窯是在旋轉(zhuǎn)的，用普通的棒式溫度計(jì)無(wú)法測(cè)定其表面溫度。建筑材料科學(xué)研究院研究了一種吸附式表面溫度計(jì)（見(jiàn)圖2-1）來(lái)測(cè)量表面溫度，效果較好。11234圖2-1附式表面溫度計(jì)的構(gòu)造1—環(huán)形磁鋼；2—鋅柱；3—石棉繩；4—水銀溫度計(jì)吸附式表面溫度計(jì)市場(chǎng)上沒(méi)有供應(yīng)，需要自己動(dòng)手制作。把制得的吸附式表面溫度計(jì)和普通水銀溫度計(jì)放在CaCl2溶液中，利用CaCl2溶液不同濃度具有不同沸點(diǎn)這一性質(zhì)，作了一些實(shí)驗(yàn)，得到的數(shù)據(jù)列入表2-1中【9】。吸附式表面溫度計(jì)和普通水銀溫度計(jì)測(cè)溫比較表2-1溫度計(jì)測(cè)得溫度（℃）吸附式表面溫度計(jì)3547100122129150普通水銀溫度計(jì)3549100124130151從這組數(shù)據(jù)的比較中可以看出，兩個(gè)溫度計(jì)的差別是很小的。所需材料：強(qiáng)磁鐵一塊，400℃（或300℃）水銀溫度計(jì)一支，鋅（或鉛）一些，內(nèi)徑為17mm長(zhǎng)為30mm的鋼管一段，凡士林一些。制作步驟：（1）將磁鐵車削成外徑約為50mm、內(nèi)徑約為23mm、高約為12mm的空心圓柱體。（2）將30mm長(zhǎng)的鋼管一端磨平，在磨平端上方18mm處鉆一直徑為8mm的圓孔。（3）將鋅（或鉛）熔融。（4）在鋼管內(nèi)部涂上一薄層凡士林（防止鋅與鋼管粘?。?，把鋼管放在光滑的瓷板上，再將水銀溫度計(jì)水平放入水孔內(nèi)（注意刻度向上），放入磁鐵中，鋅與磁鐵空隙處用石棉繩壓緊（以防鋅柱向外散熱），即制得吸附式表面溫度計(jì)。測(cè)定前，先將吸附式表面溫度計(jì)暴露在空氣中的鋅柱用石棉繩包好，然后輕輕放上，一定要拿平了輕輕放上，以免強(qiáng)磁鐵靠近筒體時(shí)，磁力的作用將磁鐵猛然吸過(guò)去而造成沖擊作用損壞玻璃管。待測(cè)點(diǎn)上要去掉污垢可以加強(qiáng)傳熱；鋅塊周圍都用石棉繩包住，減少散熱這樣可使鋅塊盡量接近被測(cè)物體表面溫度，使測(cè)量出的溫度讀數(shù)較為準(zhǔn)確。溫度計(jì)吸附在被測(cè)筒體上的半小時(shí)就可讀數(shù)。玻璃管液體溫度計(jì)的常見(jiàn)故障為工作液柱的斷裂，對(duì)淮柱斷裂可用下述方法處理。（1）對(duì)有安全泡的溫度計(jì)用熱修法：針溫度計(jì)緩緩插入溫度略高于測(cè)量上限的恒溫槽中，使液柱斷裂部分與整個(gè)液柱在安全泡中連接起來(lái)，再垂直取出溫度計(jì)，使其在空氣中逐漸冷卻至室溫。（2）對(duì)沒(méi)有安全泡的溫度計(jì)用冷修法：將溫度計(jì)插入干冰和酒精的混合液中進(jìn)行冷縮（若無(wú)干冰時(shí)，可用冰、鹽混合物），直到毛細(xì)管中的水銀全部收縮到玻璃溫包中為止。取出溫度計(jì)時(shí)，注意溫包切勿與金屬物體相碰。其優(yōu)點(diǎn)：用于測(cè)量窯體的溫度準(zhǔn)確。缺點(diǎn)：測(cè)量溫度的時(shí)間常數(shù)大，鋅溫度計(jì)與窯體溫度達(dá)到平衡的時(shí)間約為20min，鉛溫度計(jì)約為30min（鋅的導(dǎo)熱系數(shù)為100，鉛為30）。所以反應(yīng)不夠靈敏，微小的溫度變化要10min后才能反映出來(lái)。2.1.1.2固體膨脹式溫度計(jì)固體膨脹式溫度計(jì)具有一定的耐振性能，可用來(lái)測(cè)量氣體或液體的溫度，它采用疊焊在一起的雙金屬片作為測(cè)量元件。這兩金屬片的線膨脹系數(shù)不同，當(dāng)又金屬片受熱溫度升高時(shí)，金屬片A伸長(zhǎng)量小，金屬片B伸長(zhǎng)量大，引起雙金屬片彎曲，彎曲的程度與溫度高低成正比。為了增大儀表的靈敏度，常將雙金屬片制成盤旋形或螺旋形，把它們的一端固定，另一端的變形通過(guò)傳動(dòng)放大，就能帶動(dòng)指針指示出溫度值。2.1.2壓力式溫度計(jì)壓力式溫度計(jì)的測(cè)溫原理是：封閉在容器中的液體、氣體或某種液體的飽和蒸氣，受熱后溫度升高，體積膨脹或壓力變化，其變化的值通過(guò)彈簧管壓力計(jì)顯示出溫度來(lái)。主要用來(lái)測(cè)量氣體、蒸氣及液體的溫度。壓力式溫度計(jì)，由溫包、毛細(xì)管和彈簧管壓力計(jì)組成。溫包作為測(cè)溫元件，溫包內(nèi)所充工作介質(zhì)可以是液體、氣體、也可以是某種液體的蒸氣。壓力式溫度計(jì)按其工作介質(zhì)不同，分成充液體式，充氣體式或充蒸氣式三種。液體壓力式溫度計(jì)所充的工作介質(zhì)以水銀最為廣泛，測(cè)溫范圍可達(dá)650℃。測(cè)量150℃和400℃以下的溫度可分別采用甲醇和二甲苯。當(dāng)溫包周圍溫度彎化時(shí)，溫包內(nèi)的液體體積就要膨脹或收縮，其變化量等于彈簧管內(nèi)容積隨其變形而產(chǎn)生的容積變化量。溫度計(jì)在使用時(shí)，毛細(xì)管和彈簧管中液體也會(huì)因受到周圍溫度變化而發(fā)生體積變化，引起測(cè)量誤差，常用的糾正辦法是在彈簧管自由端和指針機(jī)構(gòu)之間裝上一條雙金屬片，當(dāng)周圍溫度變化時(shí)，雙金屬片受溫度影響而膨脹，偏轉(zhuǎn)的方向與盤彈簧扭轉(zhuǎn)方向相反，借以被償其誤差。氣體壓力式溫度計(jì)的工作原理是基本查理定律：（2-1）式（2-1）表示在氣體容積保持恒定的條件下，氣體絕對(duì)壓力隨氣體的絕對(duì)溫度增加而增加。因此，當(dāng)含有一定容積氣體的溫包受熱時(shí)，增大的壓力推動(dòng)盤彈簧動(dòng)作。由于盤彈簧和毛細(xì)管中的氣體也會(huì)因感受了周圍溫度彎化而產(chǎn)生壓力變化，從而造成測(cè)量誤差，此誤差也可用雙金屬片來(lái)補(bǔ)償，其工作氣體以氮?dú)庥玫米顝V，它能測(cè)量的景高溫度是500～550℃。蒸氣壓力式溫度計(jì)的工作原理是：低沸點(diǎn)液體的飽和蒸氣壓只和溫度有關(guān)，并且僅是和分界面（氣、液分界面）的溫度有關(guān)。在溫包的一部分容積內(nèi)（約占2/3容積）盛放易揮發(fā)的液體，而在其它空間以及毛細(xì)管、盤彈簧內(nèi)是這種液體的飽和蒸氣，由于分界面處于溫包內(nèi)，因而這種溫度計(jì)的讀數(shù)僅和溫包溫度、即被測(cè)介質(zhì)溫度有關(guān)。這種溫度計(jì)不會(huì)因毛細(xì)管和盤彈簧周圍溫度的變化以及整個(gè)容積的變化而影響讀數(shù)。蒸氣壓力式溫度計(jì)的主要測(cè)量誤差是由于低沸點(diǎn)液體的初始飽和蒸氣壓力與大氣壓力的差別很小，因此大氣壓力的變化影響測(cè)量準(zhǔn)確度，要比氣體壓力式溫度計(jì)大。采用的低沸點(diǎn)液體有：氯甲烷（－20～+100℃）；氯乙烷（0～120℃）；二乙醚（0～150℃）；丙酮（0～170℃）；苯（0～120℃）。壓力式溫度計(jì)的測(cè)量距離最大可達(dá)60m，精度為1.5與2.5級(jí)。這種溫度計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是不怕振動(dòng)。缺點(diǎn)是測(cè)溫距離遠(yuǎn)時(shí)，滯后較大。壓力式溫度計(jì)有指示式、記錄式、報(bào)警式（帶電接點(diǎn)）等各種類型。水泥廠中帶電氣接點(diǎn)壓力式溫度計(jì)常用于袋式除塵器溫度監(jiān)視，電除塵器進(jìn)入廢氣的溫度測(cè)量，煤磨混合氣體的溫度測(cè)量，磨機(jī)軸承潤(rùn)滑油油溫的測(cè)量等。2.1.3熱電偶溫度計(jì)熱電偶是目前溫度測(cè)量領(lǐng)域里應(yīng)用最廣泛的測(cè)溫元件之一。它與其它溫度測(cè)量元件相比具有突出的優(yōu)點(diǎn)，這就是：能測(cè)量較高的溫度；熱電偶能把溫度訊號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，因而便于訊號(hào)的遠(yuǎn)傳和記錄，也有利于集中檢測(cè)和控制；性能穩(wěn)定，準(zhǔn)確可靠；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，訊號(hào)測(cè)量方便，經(jīng)濟(jì)耐用，維護(hù)方便等。正是由于它具備了這些突出的優(yōu)點(diǎn)，所以無(wú)論是在工業(yè)生產(chǎn)還是科學(xué)研究領(lǐng)域里都廣泛地使用熱電偶來(lái)測(cè)溫。其缺點(diǎn)：熱電偶元件易受化學(xué)腐蝕，熱電偶的冷端溫度對(duì)測(cè)量有很大影響。2.1.3.1熱電偶的測(cè)溫原理t0A+Bt0A+BNANBAB靜電場(chǎng)方向自由電子的密度NA＞NBt圖2-2熱電偶原理兩種不同的金屬A和B互相接觸時(shí)由于金屬材料不同，金屬導(dǎo)體內(nèi)部的電子密度就不同（所謂電子密度是指單位體積里自由電子的數(shù)目，自由電子的數(shù)目多就說(shuō)明電子密度大），電子密度不同的金屬接觸在一起就要發(fā)生自由電子的擴(kuò)散現(xiàn)象，自由電子從密度大的金屬跑到密度小的金屬里去。假如導(dǎo) 體A的自由電子密度NA比導(dǎo)體B的NB大，則就有一些電子從A跑到B中去，如圖7-43所示。A失去了電子帶正電，B得到了電子帶負(fù)電，因而A、B之間產(chǎn)生了一定的電位差，這個(gè)電位差就是接觸電勢(shì)。同時(shí)這個(gè)電位差就在接觸處建立了如圖中所示的靜電場(chǎng)，這個(gè)靜電場(chǎng)的方向要把電子從B導(dǎo)體吸向A導(dǎo)體，電場(chǎng)對(duì)電子的作用與擴(kuò)散現(xiàn)象正好相反。在一定的條件下（即在一定的溫度下），從A擴(kuò)散到B去的電子數(shù)目和由于電場(chǎng)力的作用從B跑到A的電子數(shù)目達(dá)到了動(dòng)態(tài)平衡，這時(shí)就建立了一定大小的接觸電勢(shì)。接觸電勢(shì)。接觸電勢(shì)的大小與溫度的高低及導(dǎo)體中的電子密度有關(guān)。溫度越高，接觸電勢(shì)越大；兩金屬的電子密度的的比值越大，接觸電勢(shì)也越大，當(dāng)勢(shì)電偶的材料一定時(shí)，接觸電勢(shì)只與溫度有關(guān)：（2-2）（2-3）回路的熱電勢(shì)：（2-4）在熱電偶回路中，A和B兩種導(dǎo)體稱為熱電極。T端叫做熱端，又稱工作端；端叫做冷端，又稱自由端。如果將自由端溫度固定，則=常數(shù)，回路的熱電勢(shì)為：（2-5）這樣，的大小只與工作端的溫度有關(guān)了，只要能夠測(cè)出的大小，就能間接知道被測(cè)量溫度的高低，這就是熱電偶為什么能夠測(cè)量測(cè)度的原理。圖2-2的閉合回路實(shí)際上只是熱電偶的原理性線路，僅用這個(gè)線路是根本無(wú)法測(cè)量溫度的。要測(cè)量溫度就得測(cè)量熱電勢(shì)的大小，要測(cè)量熱電勢(shì)就得接入測(cè)量?jī)x表及聯(lián)結(jié)導(dǎo)線，最簡(jiǎn)單的實(shí)際測(cè)溫勢(shì)電偶線路如圖2-3（a）所示。在冷端t0把焊接處打開(kāi)，接入聯(lián)接銅導(dǎo)線和動(dòng)圈式動(dòng)圈儀表EAB（t0）Ct0ECA（t0）EBC（t0）t0t0t0t0AABABtEAB（t）（a）（b）（c）圖2-3熱電偶回路接入第三種金屬儀表，這就相當(dāng)于在熱電偶閉合回路中接入第三種金屬，這樣一來(lái)，熱電偶的熱電勢(shì)是否受第三種金屬的影響呢？下面來(lái)討論這個(gè)問(wèn)題。圖2-3（b）所示，A、B為熱電極，C為加接的第三種金屬（導(dǎo)線和動(dòng)圈儀表）。從圖2-3(b)可以看出，這個(gè)電路的熱電勢(shì)為：（2-6）如果，則電路中的熱電勢(shì)為零，式（2-6）可寫成（2-7）即：（2-8）將式（2-8）代入式（2-6）得：（2-9）式（2-9）的熱電勢(shì)和圖2-3(c)的熱電勢(shì)一樣，這說(shuō)明了在勢(shì)電偶回路中，接入第三種金屬材料，只要第三種金屬材料兩端的溫度相同，熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)保持不變，不受第三種金屬接入的影響。2.1.3.2常用熱電偶及其材料熱電偶可用不同材料制成，常見(jiàn)的有以下幾種：Ⅰ鉑銠-鉑熱電偶鉑銠是正極，它是由90%的鉑和10%的銠制成的合金；鉑是負(fù)極，是純鉑絲。因這種熱電極材料很昂貴，故一般熱電偶絲的直徑都在0.5mm以下。由于容易得到化學(xué)純的鉑和鉑銠，物理穩(wěn)定性較高，因而測(cè)量準(zhǔn)確性高，便于復(fù)制?？捎糜诰艿臏囟葴y(cè)量或作為標(biāo)準(zhǔn)熱電偶。在氧化性及中性氣氛中，具有較高的特理化學(xué)穩(wěn)定性。在長(zhǎng)期使用條件下可測(cè)量1300℃以下的溫度，在良好的使用環(huán)境下可短期測(cè)量高達(dá)1600℃的溫度。這種熱電偶的主要缺點(diǎn)是靈敏度低，平均只有0.009mv/℃；鉑絲易受還原性氣氛侵蝕；鉑銠絲中的銠分子在長(zhǎng)期使用中受高溫作用而揮發(fā)，并使鉑絲受污染而變質(zhì)，從而引起熱電性能改變，失去測(cè)量準(zhǔn)確性。此外，這種熱電偶成本高，比較昂貴。Ⅱ鎳鉻-鎳鋁（鎳鉻-鎳硅）熱電偶鎳鉻是正極，鎳鋁（鎳硅）是負(fù)極，絲的直徑大多在1.2～2.5mm之間。因?yàn)閮呻姌O中都含有大量的鎳，抗氧腐蝕性能較強(qiáng)，化學(xué)稱定性較高，可在氧化性或中性介質(zhì)中長(zhǎng)期測(cè)量900℃的溫度，短期測(cè)量可高達(dá)1300℃。其次是材料的復(fù)制性好；靈敏度高，約0.041mv/℃，相當(dāng)于鉑銠-鉑熱電偶的4倍多。這種熱電偶的主要缺點(diǎn)是在高溫下易受還原性氣體的侵蝕而變質(zhì)精度比不上鉑銠-鉑熱電偶，但在工業(yè)生產(chǎn)中已完全能滿足使用要求，是目前工業(yè)生產(chǎn)中使用最廣泛的熱電偶。Ⅲ鎳鉻-老銅熱電偶鎳鉻為正極，考銅為負(fù)極。熱電偶絲的直徑以1.2～2mm較多。這種熱電偶適應(yīng)于還原及中性氣氛中使用，因考銅合金絲易受氧化而變質(zhì)；而且不能承受太高的溫度，長(zhǎng)期使用可達(dá)到600℃，短期使用可測(cè)量800℃的溫度。其突出的特點(diǎn)是靈敏度高，約0.078mV/℃，相當(dāng)于鉑銠-鉑熱電偶的8倍多，此外價(jià)格較便宜。以上介紹的三種在工業(yè)生產(chǎn)及科學(xué)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用最廣泛最普遍的熱電偶，其中LB熱電偶的突出特點(diǎn)是精度較高，能面坑溫，因此常用于精密的溫度測(cè)量及高溫測(cè)量中，但價(jià)格較高，而EU和EA熱電偶價(jià)格便宜，因此在溫度低于1000℃，精度要求不是很高的場(chǎng)合下都應(yīng)盡量采用EU和EA熱電偶。除上面常用的三種熱電偶外，還有一引起新型的熱電偶材料，其中鎢錸系熱電偶已開(kāi)始被水泥工業(yè)所采用。鎢錸系熱電偶是目前一種較好的超高溫?zé)犭姴牧?，其景高使用溫度受絕緣材料的限制，一般可用到2400℃。國(guó)產(chǎn)鎢錸5-鎢錸20熱電偶，以鎢錸5作正極，鎢錸20作負(fù)極，使用范圍為300～2000℃。2.1.3.3熱電偶的結(jié)構(gòu)熱電偶的結(jié)構(gòu)型式是多種多樣的，它完全是根據(jù)被測(cè)溫度對(duì)象的具體情況決定的。例如在被測(cè)氣氛良好的情況下，只要把兩根熱電極之間加以絕緣防止短路就可以插到被測(cè)介質(zhì)中，這是最簡(jiǎn)單的情況。為了避免電偶遭受有害介質(zhì)的化學(xué)作用，以及避免機(jī)械損傷，熱電偶一般都裝在帶有接線盒的保護(hù)套管中。帶有保護(hù)套管的熱電偶的結(jié)構(gòu)為，下部為保護(hù)套管，上部為接線盒，接線盒內(nèi)有接線柱，可以借助于接線柱把勢(shì)電偶和導(dǎo)線聯(lián)接起來(lái)。接線盒除了可以方便地進(jìn)行接線外，還有防塵和防水的作用。熱電偶的兩根熱電極是用電弧、乙炔焰等方法把他們焊接在一起的。熱電偶插在保護(hù)套管里，為了避免兩金屬絲之間的短路，在兩金屬絲之間用絕緣子隔開(kāi)，絕緣子有單管的也有雙管的。有的保護(hù)套管上還有安裝熱電偶用的安裝螺絲或安裝法蘭。根據(jù)熱電偶的使用條件不同，常用保護(hù)套管的材料有：無(wú)縫鋼管、不銹鋼管、石英管和陶瓷管等。熱電偶的結(jié)構(gòu)除上述這種普通常用的結(jié)構(gòu)外，還有一些特殊需要的結(jié)構(gòu)。如水泥廠常要測(cè)窯體表面溫度，而且回轉(zhuǎn)窯還在轉(zhuǎn)動(dòng)，所以適應(yīng)這種情況使用的熱電偶的結(jié)構(gòu)就比較特殊，下面介紹一下這種結(jié)構(gòu)的熱電偶——WNEA——22型表面溫度計(jì)。WMEA——22的型表面溫度計(jì)，其熱電極是由鎳鉻-考銅組成，制成0.5×0.1mm的薄片，彎成弓形。在熱電極兩旁有兩片和熱電極形狀相似的彈簧片保護(hù)。它們都安裝在支架上，支架上裝有四個(gè)滾輪，支架和支桿之間靠螺栓和螺絲旋鈕連接在一起，支桿末端是手柄。熱電極靠1.5米長(zhǎng)的補(bǔ)償導(dǎo)線和顯示儀表毫伏計(jì)相接。測(cè)定時(shí)，用手拿住手柄，將四個(gè)滾輪壓在轉(zhuǎn)動(dòng)的筒體1上，支架不動(dòng)，滾輪隨筒體轉(zhuǎn)動(dòng)。熱電極的熱接點(diǎn)貼在筒體上受熱溫度升高，其產(chǎn)生的熱電勢(shì)通過(guò)補(bǔ)償導(dǎo)線傳至毫伏計(jì)顯示出溫度來(lái)，這溫度就是筒體表面溫度。支桿和支架之間的角度可旋動(dòng)螺絲旋鈕，松開(kāi)后調(diào)節(jié)角度，調(diào)至方便測(cè)定為止。2.1.3.4熱電偶的二次儀表和冷端溫度補(bǔ)償Ⅰ熱電偶的二次儀表熱電偶輸出的毫伏信號(hào)，測(cè)量其毫伏數(shù)常用毫伏計(jì)（動(dòng)圈儀表）及直流電位差計(jì)。用直流電位差計(jì)測(cè)量熱電偶的毫伏數(shù)準(zhǔn)確度較高，但使用麻煩，常用于校正熱電偶；用毫伏計(jì)來(lái)測(cè)量熱電偶的毫伏數(shù)，雖測(cè)量準(zhǔn)確度不如直流電位差計(jì)，但毫伏計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，其準(zhǔn)確度完全能滿足工業(yè)上的要求，所以工業(yè)上廣泛應(yīng)用毫伏計(jì)來(lái)測(cè)量熱電偶的毫伏數(shù)。與熱電偶配套的毫伏計(jì)的刻度不是刻的毫伏數(shù)，因?yàn)檫@樣還須查表查出其對(duì)應(yīng)的溫度來(lái)，很麻煩，所以目前與熱電偶配套的毫伏計(jì)的刻度直接刻的是溫度，這樣使用就非常方便。但使用時(shí)，一定要注意是否配套，不要搞錯(cuò)。另外，還應(yīng)注意毫伏計(jì)上規(guī)定外線電阻數(shù)值，如果外線電阻達(dá)不到要求數(shù)值，可以串聯(lián)一個(gè)外接電阻調(diào)整之，否則會(huì)影響其測(cè)量準(zhǔn)確度。Ⅱ熱電偶冷端溫度補(bǔ)償熱電偶的分度表是在冷端溫度為0℃時(shí)分度的。在實(shí)際測(cè)定時(shí)，熱電偶的工作端（熱端）和冷端離得很近，另外由于冷端暴露在空間受到周圍介質(zhì)溫度波動(dòng)的影響，所以冷端溫度不會(huì)保持在0℃不變，因而會(huì)引起誤差。為了消除或減小這些誤差，可采用以下幾種方法加以補(bǔ)償修正。（1）補(bǔ)償導(dǎo)線法：為了使熱電偶的冷端溫度保持恒定，當(dāng)然可以把熱電偶做得很長(zhǎng)，使冷端遠(yuǎn)離工作端，并連同二次儀表一起安置在在或波動(dòng)較小的地方，但這樣做會(huì)使安裝不方便，另一方面也要多耗費(fèi)許多貴重的金屬材料。因此，一般是用一種特殊的導(dǎo)線（稱補(bǔ)償導(dǎo)線）將電偶的冷端延伸出去。這種導(dǎo)線在一定溫度范圍內(nèi)（0～100℃）又具有和所連接的熱電偶相同的熱電性能，其材料又是廉價(jià)金屬，對(duì)廉價(jià)金屬制成的熱電偶，則可用其本材料作補(bǔ)償導(dǎo)線。常同熱電偶的補(bǔ)償導(dǎo)線列于表2-2。在使用補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí)，必須注意的是熱電偶與補(bǔ)償導(dǎo)線連接處的溫度不能超過(guò)100℃，否則將會(huì)引導(dǎo)起較大測(cè)量誤差。其次是補(bǔ)償導(dǎo)線有正負(fù)極性之分，注意不能接反，否則也將會(huì)引導(dǎo)起很大的測(cè)量誤差。常用熱電偶的補(bǔ)償導(dǎo)線表2-2熱電偶名稱補(bǔ)償導(dǎo)線正級(jí)負(fù)極材料顏色材料顏色鉑銠-鉑鎳鉻-鎳鋁（硅）鎳鉻-考銅銅銅鎳鉻紅紅褐綠鎳銅康銅考銅白白白（2）冷端溫度校正法：上述的補(bǔ)償導(dǎo)線只能將熱電偶冷端移至較低較穩(wěn)定的地方，但是冷端溫度還不是0℃，因此對(duì)儀表指示值需要用下法校正。①計(jì)算法：如果冷端溫度保持不變，而且已知其溫度為℃，則測(cè)得的熱電勢(shì)要小于冷端為0℃時(shí)的熱電。此時(shí)，為求得真實(shí)溫度可利用=+進(jìn)行修正。②對(duì)于具有零位調(diào)節(jié)器的顯示儀表，如果冷端溫度是恒定的，也可以預(yù)先把顯示儀表指針調(diào)整到已知的冷端溫度上，這樣就等于把校正值直接加到顯示儀表上，顯示儀表的指示值就是熱端的實(shí)際溫度值了。③如果與熱電偶配套的顯示儀表是按溫度刻度的，測(cè)量精確度要求不高時(shí)，則可以直接把已知的冷端溫度℃加到顯示儀表的讀數(shù)上去。（3）冰槽法：既然熱電偶分度表都是在冷端為0℃的情況下得到的，那么在測(cè)量溫度時(shí)，如果也把熱電偶的冷端置于0℃的溫度下，就不需要進(jìn)行校正了。這就是設(shè)置一個(gè)溫度恒為0℃的冰點(diǎn)槽，則溫度就是0℃。但必須注意冰和水都要比較清潔，冰要砸成碎塊。在蓋子上插進(jìn)幾個(gè)盛油的試管（試管里的油是為了保證傳熱性能良好），熱電偶的冷端就插到試管里去。冰點(diǎn)槽法是一個(gè)精度很高的冷端處理辦法，然而在南方和北方的夏天要得到冰卻是比較麻煩的事情。因此這個(gè)辦法只局限在實(shí)驗(yàn)室里使用，而在工業(yè)生產(chǎn)中使用時(shí)，就顯得很不方便了。（4）補(bǔ)償電橋法：熱電偶的熱電勢(shì)在必行隨著冷端溫度的升高而變小，如果能夠有一個(gè)輸出電壓的裝置正好反過(guò)來(lái)，即輸出電壓隨著溫度的升高而升高，用這個(gè)裝置與熱電偶配合后，熱電偶冷端溫度高于0℃，而使熱電勢(shì)減小的數(shù)值，正好從這個(gè)裝置的輸出電壓由于溫度升高而增大得到補(bǔ)償。這個(gè)裝置用補(bǔ)償電橋法。補(bǔ)償電橋法是不受冷端溫度變化的影響，這個(gè)補(bǔ)償過(guò)程是自動(dòng)進(jìn)行的。是目前工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用最為廣泛的一種。它與補(bǔ)償導(dǎo)線配合使用極為方便，精度也完全能滿足生產(chǎn)上的要求。補(bǔ)償電橋的全部電阻放在一個(gè)膠木盒內(nèi)。我國(guó)生產(chǎn)的冷端溫度補(bǔ)償器的部分規(guī)格列表2-3。選用電橋平衡時(shí)，溫度為20℃的冷端溫度補(bǔ)償器，必須把顯示儀表的起點(diǎn)調(diào)到20℃的位置。常用冷端溫度補(bǔ)償器表2-3型號(hào)配用熱電偶電橋平衡時(shí)溫度（℃）補(bǔ)償范圍（℃）電源（V）WBC-57-LBWBC-57-EBWBC-57-EA鉑銠-鉑鎳鉻-鎳鋁（硅）鎳鋁-考銅200～4042.1.3.5熱電偶測(cè)溫的熱交換誤差和抽氣熱電偶Ⅰ熱電偶測(cè)溫的熱交換誤差使用熱電偶測(cè)量氣體溫度時(shí)，實(shí)際存在著這樣的熱過(guò)程，被測(cè)氣體溫度高于環(huán)境溫度時(shí)，氣體把熱量傳給熱電偶，而熱電偶又以熱輻射或熱傳導(dǎo)的方式把熱量傳給周圍的環(huán)境（包括氣體容器的內(nèi)壁及容器外的環(huán)境），使得熱電偶的熱端溫度無(wú)論如何也達(dá)不到氣體的溫度而引起測(cè)量誤差。為了減小這個(gè)誤差，必須采取措施，加強(qiáng)氣體對(duì)熱電偶的對(duì)流傳熱，阻礙熱電偶對(duì)周圍環(huán)境的輻射傳熱和傳導(dǎo)傳熱。熱電偶得到的熱量為：（W）（2-10）式中——對(duì)流傳熱系數(shù)（W/m2·K）——熱電偶插入部分表面積（㎡）——被測(cè)氣體溫度（K）——熱電偶的溫度（K）熱電偶輻射給周圍壁的熱量為：(W)（2-11）式中——對(duì)流傳熱系數(shù)（）；——熱電偶插入部分表面積（㎡）；——被測(cè)氣體溫度（K）；——熱電偶的溫度（K）；熱電偶輻射給周圍壁的熱量為：（W）（2-12）（2-13）式中——黑體的輻射系數(shù)；——相當(dāng)黑度；——周圍壁的黑度；——熱電偶的黑度；——與熱電偶保護(hù)套管起熱交換作用的周圍面積（㎡）；——周圍壁面的溫度（K）。當(dāng)時(shí)：（2-14）如果，則熱電偶測(cè)出的溫度即為氣體的溫度。因此，要使測(cè)量出的溫度準(zhǔn)確，必須使式（2-14）的右面部分盡量接近于零，即：（1）減小值因?yàn)?，在一般情況下，，所以，。要減小，可采用表面比較光滑的（最好是表面拋光的）熱電偶的保護(hù)套管，以減小。（2）增大α值適當(dāng)?shù)靥岣邭怏w的流速，可以提高α值，提高氣體流速的辦法：①把熱電偶裝在氣流速度較高的部分；②如果熱電偶是裝在和道中，可使插入熱電偶的這部分管道造成人為的縮頸，以增大流速；③可以用帶有抽氣裝置的熱電偶。熱電偶插入設(shè)有熱絕緣層的開(kāi)口管子內(nèi)，熱絕緣層又被套管包住。氣體是通過(guò)連接在抽氣口上的抽氣器來(lái)吸取的。氣體以高速（80～120m/s）流過(guò)管子，因此就提高了α值。熱電偶在外設(shè)熱絕緣的管子的里面，可少熱電偶對(duì)周圍壁面的輻射傳熱，而避免降低熱電偶的溫度。（3）減?。ǖ牟钪悼商岣咧車诿娴臏囟?。提到的方法有：①如果熱電偶在管道中測(cè)氣體的溫度，可在管道外辟敷設(shè)熱絕緣層，減小散熱損失，提高壁內(nèi)溫度。②在熱電偶的工作端（熱端）加設(shè)隔離罩（遮熱罩）。在工作周圍加設(shè)雙層隔離罩，隔離罩之間用連接螺栓連結(jié)在一起，并用角鐵和保護(hù)套管連結(jié)在一起。熱電偶的熱端用絕緣支架，固定在隔離罩中心。加設(shè)隔離罩后，熱電偶熱端周圍壁面的溫度就不是容器內(nèi)壁面或管道內(nèi)壁面的溫度了，而是隔離罩的溫度了，隔離罩在氣體內(nèi)部，其溫度必然高于容器內(nèi)壁的管道內(nèi)壁的溫度，接近于氣體的溫度，所以就提高了值。上面討論熱電偶的熱交換過(guò)程中，只考慮了氣體將熱量以對(duì)流傳熱的方式傳給熱電偶，熱電偶又以輻射傳熱的方式將熱量傳給周圍壁面，其中忽略了熱電偶通過(guò)保護(hù)套管和熱電極，將熱量傳至冷端。這樣熱電偶測(cè)得的溫度較實(shí)際溫度偏低，為減小此導(dǎo)熱誤差，可采取如下措施：（1）增加熱電偶的插入深度，即增加了受熱面積的比例，減小了散熱面積。（2）采用導(dǎo)熱系數(shù)小的材料作保護(hù)套管（這樣動(dòng)態(tài)誤差將增加了。所謂動(dòng)態(tài)誤差即：被測(cè)介質(zhì)的溫態(tài)變化了，熱電偶熱端的溫度不能立即變化，因此形成的誤差）。（3）盡可能減小保護(hù)套管的直徑和壁厚，即減小了傳導(dǎo)傳熱的面積。Ⅱ抽氣熱電偶在水泥廠測(cè)量回轉(zhuǎn)窯的二次空氣溫度，由于周圍環(huán)境（熟料、窯皮、火焰等）溫度很高，輻射傳熱影響相當(dāng)大。如用一普通熱電偶插入測(cè)量二次空氣溫度，熱電偶除受到二次空氣以對(duì)流傳熱方式將熱量傳給熱電偶外，熱電偶還受周圍環(huán)境的輻射傳熱，因此測(cè)出溫度偏高（如580℃的二次空氣溫度，可測(cè)出的溫度是820℃，誤差竟達(dá)240℃）。用抽氣熱電偶測(cè)二次空氣溫度可以大大減小誤差。測(cè)量時(shí)將抽氣熱電偶插入窯內(nèi)二次空氣出口處，借噴射器將二次空氣從隔離罩的入氣孔吸入，通過(guò)縮頸中熱電極的熱端，沿著排氣管進(jìn)入噴射器和噴射器中的壓縮空氣混合后，一起排出至大氣中。由于隔離罩的存大，大大削弱了周圍環(huán)境對(duì)熱電偶熱端的輻射傳熱，因而提高了測(cè)量的準(zhǔn)確度。2.1.4電阻溫度計(jì)2.1.4.1熱電阻溫度計(jì)目前，測(cè)量溫度的方法，除了廣泛使用熱電偶以外，電阻溫度計(jì)也在測(cè)量溫度中得到廣泛的應(yīng)用。尤其是工業(yè)生產(chǎn)中在—120～500℃范圍內(nèi)的溫度常常使用電阻溫度計(jì)。在特殊情況下，電阻溫度計(jì)測(cè)量溫度最低可達(dá)—270℃，最高可達(dá)1000℃。電阻溫度計(jì)所以得到廣泛的應(yīng)用，是由于它具有以下一些突出的優(yōu)點(diǎn)：（1）因?yàn)榈玫降氖请娦盘?hào)，所以很容易實(shí)現(xiàn)信號(hào)的遠(yuǎn)距離傳送；（2）靈敏度高，所以在低溫下（500℃以下）用電阻溫度計(jì)測(cè)量時(shí)所得電信號(hào)比熱電偶大，在一定程度上比熱電偶容易測(cè)量準(zhǔn)確。（3）電阻溫度計(jì)比其他測(cè)溫元件有較高的精確度，如630℃以下的溫度是以鉑電阻溫度計(jì)作為基準(zhǔn)溫度計(jì)。（4）電阻與溫度之間具有較好的線性關(guān)系，且復(fù)線性和穩(wěn)定性較好。（5）熱電阻雖體積大，熱慣性大，不能測(cè)個(gè)別點(diǎn)的溫度，但能測(cè)出一個(gè)區(qū)域內(nèi)的平均溫度。（6）半導(dǎo)體熱敏電阻體積小，靈敏度高，測(cè)量非常方便。Ⅰ熱電阻的測(cè)溫原理熱電阻是測(cè)量溫度的感溫元件，它之所以能用來(lái)測(cè)量溫度，是因?yàn)閷?dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻具有隨溫度而變化的性質(zhì)。實(shí)驗(yàn)證明大多數(shù)金屬當(dāng)溫度升高1℃時(shí)，其阻值要增加0.4～0.6%，而半導(dǎo)體的阻值要減小3～6%。也就是說(shuō)導(dǎo)體和半導(dǎo)體的臨時(shí)性阻值是溫度的函數(shù)（而且這種函數(shù)關(guān)系是比較簡(jiǎn)單的），只要事先知道這種函數(shù)關(guān)系，而且能把導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值測(cè)量出來(lái)，那么就可以知道導(dǎo)體或半導(dǎo)體的溫度，從而也就知道被測(cè)介質(zhì)的溫度，這就是熱電阻測(cè)量溫度的基本原理。Ⅱ常用熱電阻材料工業(yè)上應(yīng)用得最多的熱電阻材料是鉑和銅兩種材料，其有關(guān)特性可見(jiàn)表2-4。熱電阻材料的特性表2-4材料名稱（1/℃）比電阻p()測(cè)溫范圍（℃）電阻絲直徑（mm）鉑銅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之間的平均電阻溫度系數(shù)。所謂電阻溫度系數(shù)是指當(dāng)溫度的變化為1℃時(shí)，電阻值相對(duì)變化的數(shù)值，其單位為1/℃。Ⅲ熱電阻溫度計(jì)的結(jié)構(gòu)熱電阻溫度計(jì)的結(jié)構(gòu)，它基本上都是由金屬熱電阻絲，用以繞制金屬絲的支架、引出線、保護(hù)套管及接線盒等部分組成。熱電阻體是由熱電阻絲繞制在支架上做成的。工業(yè)上使用的鉑電阻絲多數(shù)采用0.07mm，而銅電阻絲多數(shù)采用0.1mm的漆包線或絲包線。為使連接導(dǎo)線與金屬電阻絲不產(chǎn)生很大的熱電勢(shì)及化學(xué)穩(wěn)定性，標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻用金或鉑做引出線，工業(yè)上使用的鉑電阻，高溫下用銀作引出線，低溫下用銅作引出線。為減少引出線電阻變化對(duì)測(cè)量溫度的影響，引出線的直徑應(yīng)比金屬熱電阻絲粗得多，工業(yè)上的電阻體引出線通常用1mm直徑，而標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻體引出線采用0.3mm鉑絲。使用電橋作測(cè)量?jī)x表時(shí)，工業(yè)鉑電阻的引出線常常不是兩根，而是三根，稱為三線制，即金屬熱電阻絲有一端是焊上兩根引出線的，這樣可以減少熱電阻與測(cè)量?jī)x表之間連接導(dǎo)線因環(huán)境溫度變化所引起的測(cè)量誤差。有些電阻體上的引出線只有兩根，但與具有電橋性質(zhì)的測(cè)量?jī)x表之間連接時(shí)，仍然必須采用三線制。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻的引出線采用四線制，即金屬熱電阻絲的兩端各焊上兩根引出線，其中一根當(dāng)做電流引采用四線制，即金屬熱電阻絲的兩端各焊上兩根引出線，其中一根當(dāng)做電流引線制，另一根漢作電壓引線，這樣可以消除引線及連接導(dǎo)線電阻選影響，具有四線制的標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻體常常是以電位計(jì)作為則量?jī)x表的，熱電阻的三線制及四線鉑電阻體常常是以電位計(jì)作為則量?jī)x表的。為了使熱電阻體免受腐蝕性介質(zhì)的侵蝕和機(jī)械損傷，延長(zhǎng)使用壽命，一般外面均套有保護(hù)套管。2.1.4.2半導(dǎo)體電阻溫度計(jì)半導(dǎo)體電阻溫度計(jì)是用半導(dǎo)體熱敏電阻作為感溫元件。半導(dǎo)體電阻溫度計(jì)具有良好的抗腐蝕性能和體積小，靈敏度高，熱慣性小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是互換性差和測(cè)量范圍比較窄（一般為—50～+300℃），因此它的應(yīng)用有一定的局限性。Ⅰ熱敏電阻制造熱敏電阻所用的材料很多，如金屬氧化物（錳、鎳、銅等氧化物）、硫化物、硒化物和碲化物等。最近又開(kāi)始采用鐵、鈷等元素?fù)诫s的鍺和硅來(lái)制造熱敏電阻。熱敏電阻可制成各種形狀，如珠狀、桿狀、墊圈狀等。這里要介紹的是用于半導(dǎo)體點(diǎn)溫計(jì)上的熱敏電阻，它一般是珠狀的。一般金屬的電阻值隨溫度的升高而增加，且近似于線性關(guān)系。但是，半導(dǎo)體的電阻值卻是隨溫度的升高而減小，而且也不是線性關(guān)系。Ⅱ95型半導(dǎo)體點(diǎn)溫計(jì)95型半導(dǎo)體點(diǎn)溫計(jì)采用了不平衡電橋的工作原理，將溫度的變化引起電阻值的變化，轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，然后再用微安表指示出溫度值。測(cè)溫時(shí)，將感溫元件（熱敏電阻）放置在被測(cè)物體上，等儀表指針?lè)€(wěn)定后讀數(shù)，此讀數(shù)即是被測(cè)物體的溫度。2.1.5輻射式高溫計(jì)熱輻射式高溫計(jì)是根據(jù)物體的熱輻射作用隨物體溫度變化的關(guān)系來(lái)測(cè)溫度的。這種測(cè)量方式的特點(diǎn)是感溫元件不與被測(cè)物體直接接觸，因此可以不受高溫氣體的氧化和腐蝕，可以測(cè)量很高的溫度。2.1.5.1光學(xué)高溫計(jì)Ⅰ測(cè)溫原理根據(jù)傳熱原理【10】，受熱物體的輻射強(qiáng)度，隨著溫度升高而增強(qiáng)，從黑體的輻射強(qiáng)度公式：（W/㎡）(2-15)可以看出，當(dāng)波長(zhǎng)一定時(shí)，隨著絕對(duì)溫度T的升高而增強(qiáng)。高溫的黑體利用電磁波向外輻射能量，其中波長(zhǎng)在0.4～0.8之間為可見(jiàn)光，可見(jiàn)光的亮度和輻射強(qiáng)度成正比。光學(xué)高溫計(jì)就是利用黑體的溫度越高，一定波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度越強(qiáng)，可見(jiàn)光的亮度也越亮的原理來(lái)測(cè)溫的。但要直接測(cè)量黑體的亮度是有困難的，一般都采用比較法，是利用波長(zhǎng)（紅光）的輻射強(qiáng)度的亮度進(jìn)行比較的。光學(xué)高溫計(jì)就是根據(jù)已知溫度的黑體的亮度來(lái)和高溫計(jì)燈泡燈絲的亮度相比較而刻度的，然后這光學(xué)高溫計(jì)就可測(cè)量其他黑體的溫度了。在傳熱學(xué)中，知道了工業(yè)上的物體近似灰體。在同樣溫度下灰體的輻射強(qiáng)度要比黑體的輻射強(qiáng)度小，因?yàn)椋海?-16）是物體的單色黑度，它總是小于1，所以。因可見(jiàn)光的亮度是和輻射強(qiáng)度成正比的，所以在同樣溫度下，物體的亮度也比黑體的亮度小。所以用光學(xué)高溫計(jì)測(cè)量物體的溫度時(shí)，其測(cè)量溫度總是比真實(shí)溫度低，因此用光學(xué)高溫計(jì)測(cè)得的溫度必須加以修正后才是真實(shí)溫度，可用下式進(jìn)行修正。（℃）（2-17）式中——真實(shí)溫度（℃）——測(cè)量溫度（℃）——溫度修正值（℃）溫度修正值可根據(jù)被測(cè)物體的性質(zhì)查表2-5，查得該物體的單色黑度；再根據(jù)溫度和查圖2-4得溫度修正值。有效波長(zhǎng)時(shí)各材料的單色黑度表2-5材料名稱表面無(wú)氧化層有氧化層光滑表面材料名稱表面無(wú)氧化層有氧化層光滑表面固態(tài)液態(tài)固態(tài)液態(tài)鋁銀鋼鑄鐵銅康銅鎳－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鎳鉻合金：90%Ni、10%Cr80%Ni、20%Cr鎳鋁合金：95%Ni，Ai，Mn,Si瓷器石墨（粉狀）炭0.350.350.37－0.950.80~0.93－－－－－－－－0.870.90－0.25～0.40－－圖2-4光學(xué)高溫計(jì)讀數(shù)修正ⅡWGG—2型光學(xué)高溫計(jì)WGG—2型光學(xué)高溫計(jì)主要由光學(xué)系統(tǒng)與電測(cè)系統(tǒng)兩部分組成。（1）光學(xué)系統(tǒng)：它由物鏡和目鏡組成望遠(yuǎn)系統(tǒng)，光學(xué)高溫計(jì)燈泡的燈絲置于光學(xué)系統(tǒng)中特鏡成象部位。調(diào)節(jié)目鏡的位置，可清晰地看到燈絲，調(diào)節(jié)物鏡的位置，能使被測(cè)物體清晰地成象在燈絲平面上，以便比較二者的亮度。在目鏡與觀察孔之間置有紅色濾光片，測(cè)量時(shí)移入視場(chǎng)，使所利用的光譜有效波長(zhǎng)約為0.65um，以達(dá)到單色輻射的測(cè)溫條件。從觀察孔可同時(shí)看到被測(cè)物體與燈絲的象，從而能清晰地觀察到燈絲的隱滅過(guò)程。在物鏡與燈泡之間置有吸收玻璃，當(dāng)使用第二量程時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)旋鈕，使吸收玻璃移入視場(chǎng)中，用以減弱被測(cè)物體的亮度。目鏡定位螺母用以鎖緊已經(jīng)調(diào)節(jié)好的目鏡位置。（2）電測(cè)系統(tǒng)：電測(cè)系統(tǒng)是由高溫計(jì)燈泡、滑線電阻、按鈕開(kāi)關(guān)、電阻等與兩節(jié)電池連接而成。調(diào)節(jié)滑線電阻使燈絲亮度與被測(cè)物體的亮度一致。測(cè)量電表是磁電式直流電壓表，用來(lái)測(cè)量燈絲在不同亮度時(shí)線路端的電壓降，但指示值則以溫度刻度表示，因而能從高溫計(jì)的刻度盤上直接讀取被溫暖物體的測(cè)量溫度。光學(xué)高溫計(jì)在使用前先應(yīng)檢查儀表指針是否在“0”位，如不在“0”位，則旋轉(zhuǎn)零位調(diào)節(jié)器調(diào)整之。調(diào)節(jié)目鏡及物鏡前后位置，使物體及燈絲清晰可見(jiàn)。將紅色濾光片移入視場(chǎng)，按下按鈕開(kāi)關(guān)，轉(zhuǎn)動(dòng)滑線電阻盤，直至燈絲頂部的象隱滅在被測(cè)物體的象中為止，讀取溫度值。為了獲得正確的讀數(shù)，應(yīng)分別自低而高和自高而低地調(diào)節(jié)光學(xué)高溫計(jì)燈絲電流，至燈絲隱滅時(shí)，讀出溫度讀數(shù)，然后取其二次讀數(shù)的平均值作為最終讀數(shù)。在實(shí)際測(cè)定過(guò)程中，物體的單色黑度很難確定，為了消除的影響，可以人為創(chuàng)造黑體輻射的條件。例如，欲測(cè)量溶化金屬的溫度，可將封底的陶瓷管放在熔化的金屬內(nèi)，在充分受熱后，這個(gè)管子底部的輻射就可以近似地認(rèn)為是黑體了。要得到足夠的黑度，管子的插入長(zhǎng)度與管子的內(nèi)徑之比不得小于10【111。光學(xué)高溫計(jì)和被測(cè)物體之間如果有灰塵、煙霧和二氧化碳?xì)怏w時(shí)，對(duì)勢(shì)輻射會(huì)有吸收作用，因而造成誤差。在實(shí)際測(cè)量時(shí)，很難做到?jīng)]有灰塵，因此光學(xué)高溫計(jì)不要距離被測(cè)物體太遠(yuǎn)，一般在1～2m之內(nèi)，實(shí)在不行也不要超過(guò)3m。光學(xué)高溫計(jì)可以隨身攜帶使用很靈活，但要人工操作，不能自動(dòng)指示和記錄溫度，也不能遠(yuǎn)傳。2.1.5.2全輻射高溫計(jì)Ⅰ工作原理物體的溫度達(dá)到一定程度（>700℃）才能發(fā)出足夠亮度的可見(jiàn)光，光學(xué)高溫計(jì)才能測(cè)定其溫度。所以它的測(cè)溫范圍下限是700℃。全輻射高溫計(jì)是利用物體發(fā)出的輻射能集中到熱電偶上，就有熱電勢(shì)輸出，可用毫伏計(jì)或其它顯示儀表進(jìn)行指示或記錄，所以它的測(cè)溫范圍的下限可至400℃。絕對(duì)黑體的勢(shì)輻射能量與溫度之間的關(guān)系是：（）（2-18）所有物體（近似灰體）的熱輻射能量與溫度之間的關(guān)系是：（）（2-19）因?yàn)槲矬w（近似灰體）的黑度總是：0<<1，所以同樣溫度下的黑體比灰體熱輻射能要大。全輻射高溫計(jì)測(cè)量的是輻射溫度（按輻射來(lái)的熱量來(lái)刻度）以黑體為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)刻度，以它來(lái)測(cè)量物體的溫度，高溫計(jì)上的溫度讀數(shù)就是黑體的溫度。如果測(cè)量物體的溫度，高溫計(jì)上的溫度讀數(shù)就小于物體的真實(shí)溫度T了，它們之間的關(guān)系是：（2-20）（2-21）因物體的黑度總是小于1的，所以<T。因此用全輻射高溫計(jì)測(cè)量物體溫度時(shí)，高溫計(jì)上的溫度讀數(shù)必須加以修正。修正的方法是先確定被測(cè)物的黑度（可查閱有關(guān)各種工程材料的黑度表）然后從表2-6查得物體真實(shí)溫度。在不同值時(shí)的真實(shí)溫度（℃）表2-6值輻射溫度1.000.950.900.850.800.750.700.650.600.550.504006008001000120014001600180020004006008001000120014001600180020004086118141016121914221624182720304176238281034123914451650185520634276368441053126114691678188620964376498611073128414961707191921284486648801095131015251740195521734616809001119133715561775199322124746989211144136715901813263622624897189451173140016281855208223095057399721204143716691902213423715237631002124014781716195421922430ⅡWFT—202型全輻射高溫計(jì)WFT—202型全輻射高溫計(jì)由輻射感溫器、輔助裝置和顯示儀表三部分組成。輻射感溫器是將被測(cè)物體的輻射能轉(zhuǎn)變?yōu)闊犭妱?shì)；顯示儀表可用毫伏計(jì)或電子電位差計(jì)；輔助裝置可分為輕型和重型兩種。輕型的有防止感溫器工作溫度過(guò)高的冷卻裝置，即輕便水冷通風(fēng)罩，以及配線盒、連接電纜等組成；重型的還有防止煙霧等干擾，火焰的灼傷等設(shè)施，即水冷保護(hù)罩，火焰防護(hù)裝置和窺管等裝置所組成。WFT—202型輻射感溫器的結(jié)構(gòu)。它具有鋁合金的外殼，前部是物鏡，它可將輻射勢(shì)能聚集到熱電堆上，熱電堆由云母環(huán)、靶心、引出線和熱電偶所組成。熱電進(jìn)化論發(fā)別由16對(duì)或8對(duì)直徑為0.05～0.07mm的鎳鉻—考銅熱電偶串聯(lián)而成，每一對(duì)熱電偶的熱端焊在黑色的鉑片（靶心）上，其冷端由考銅箔串聯(lián)起來(lái)，最后一端由考銅箔帶作引出線，整個(gè)熱電堆固定在環(huán)形云母架上。為了使儀表在一定溫度范圍內(nèi)具有統(tǒng)一的分度值，所以在熱電堆前放置了補(bǔ)償光欄。調(diào)整時(shí)，可用螺絲刀，從標(biāo)有“校正器”的孔中旋轉(zhuǎn)小齒軸，借以帶動(dòng)補(bǔ)償光欄前的遮光片調(diào)節(jié)照射到熱電堆上的輻射能量，使產(chǎn)品有統(tǒng)一的分度數(shù)值。另外，為了補(bǔ)償因受環(huán)境溫度的影響使熱電偶冷端溫度變化而引起的儀表指示值誤差，采用了雙金屬片進(jìn)行溫度補(bǔ)償，當(dāng)儀表的周圍環(huán)境超過(guò)設(shè)計(jì)溫度（一般為20℃）時(shí)，雙金屬片就向上彎曲帶動(dòng)遮光片，增加了射入的輻射能量，從而補(bǔ)償了由于周圍溫度升高使指示值降低的誤差，反之，雙金屬片亦能補(bǔ)償由于周圍溫度降低而引起指示值升高的誤差。使用WFT—202型全輻射高溫計(jì)前，先閱讀產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)，遵照說(shuō)明書(shū)上的連接線咱和外接電阻數(shù)值，將儀表與顯示儀表正確地連接。感溫器的使用溫度必須小于100℃，否則應(yīng)采用水冷裝置。正確放置輻射感溫器離被測(cè)特體的適當(dāng)距離處，并使補(bǔ)測(cè)物體的影像完全充滿瞄準(zhǔn)視場(chǎng)，以保證熱電堆充分接受熱輻射能。從顯示儀表上讀取的讀數(shù)，根據(jù)物體的黑度，查表2-6即可得到物體的真實(shí)溫度。在測(cè)量燃燒室內(nèi)部溫度時(shí)，為了有足夠的黑度，全輻射高溫計(jì)通常是準(zhǔn)對(duì)著爐膛側(cè)壁內(nèi)的瓷質(zhì)或耐熱不銹鋼的管子底部來(lái)測(cè)定的。管子插入被測(cè)介質(zhì)中的深度和它的內(nèi)徑之比一般不應(yīng)小于10【12】。2.1.5.3紅外測(cè)溫儀Ⅰ工作原理波長(zhǎng)約在0.8-100范圍的射線稱為紅外線。紅外輻射能夠被物體吸收并轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，因此也是一種熱射線。任何物體在溫度較低時(shí)向外輻射的能量大部分都是紅外輻射。輻射傳熱的普朗克公式和斯蒂芬波爾茨曼公式同樣也適用于紅外輻射。它除具有前述非接觸測(cè)溫的特點(diǎn)外，能測(cè)量很低的溫度。紅外測(cè)溫儀分全紅外輻射型和單色（某一波長(zhǎng)或波段）紅外輻射型等【13】。單色紅外型實(shí)際上是接受某一很窄波段～的紅外輻射線。這波段內(nèi)的輻射能用普朗克公式積分求取，即：（2-22）積分的結(jié)果必須然得出輻射能與溫度T之間的關(guān)系，對(duì)于灰體也要用黑度加以修正。當(dāng)～包括了所有紅外線波長(zhǎng)時(shí)，式（3-22）即為全紅外輻射能與溫度之間的關(guān)系。這就是制作紅外測(cè)溫儀的原理。Ⅱ紅外測(cè)溫儀表簡(jiǎn)介紅外測(cè)溫儀目前規(guī)格型號(hào)很多。如美國(guó)Raytek公司生產(chǎn)地RaymgerⅡ型手持式紅外測(cè)溫儀分為R2LT（低溫）型和R2HT（高溫）型兩種型號(hào)：型號(hào)測(cè)溫范圍環(huán)境要求精度R2LT型-30～1400℃0～50℃環(huán)境溫度為R2HT型400～3000℃0～50℃讀數(shù)值的1%，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的紅外測(cè)溫儀有：沈陽(yáng)光學(xué)儀器廠生產(chǎn)的SGH-1型紅外測(cè)溫儀。測(cè)量范圍分為：0～100℃，0～200℃，0～500℃；測(cè)量精度≤5%，最小鑒別溫差＜5%。上海宏偉儀器廠生產(chǎn)的WFH型紅外測(cè)溫儀。測(cè)量范圍分為：50～500℃，100～250℃，500～1000℃，800～1300℃等；測(cè)量距離為1m至無(wú)窮遠(yuǎn)連續(xù)可調(diào)。云南儀表廠生產(chǎn)的WFH-60型紅外輻射測(cè)溫計(jì)。測(cè)溫范圍分為：500～800℃，700～1100℃，800～1200℃，900～1300℃，1200～1600℃。建材研究院研制的WY-82型紅外輻射測(cè)溫儀。測(cè)量范圍為100～400℃（根據(jù)要求可達(dá)700℃），主要用于非接觸測(cè)量水泥窯體表面溫度及有關(guān)熱設(shè)備的表面溫度。2.1.6熱流量計(jì)熱流量計(jì)的工作原理如圖2-5所示。根據(jù)熱流量計(jì)算公式：q’q’’2λtq’q’’2λt3δ1t2λ1δ1t1q’（2-24）圖2-5熱流計(jì)工作原理圖1－熱設(shè)備壁2圖2-5熱流計(jì)工作原理圖1－熱設(shè)備壁2—輔助層δ—輔助層厚度；δ1—熱設(shè)備層厚度；t1—熱設(shè)備內(nèi)壁面溫度；t2—輔助層和熱設(shè)備外表面接觸處的溫度；t3—輔助層外表面溫度；q’—通過(guò)熱設(shè)備壁的熱流量q’’—通過(guò)熱設(shè)備壁和輔助層的熱流量；λ—熱設(shè)備的導(dǎo)熱系數(shù)；λ1—輔助層的導(dǎo)熱系數(shù)。這樣在應(yīng)用時(shí)《，可忽略，即+≈。因很小，故。這樣（2-23）式和（2-24）式近似相等，即q＇≈q＂。通過(guò)熱流量計(jì)的輔助層的熱流量為（2-25）熱流計(jì)的類型很多，有導(dǎo)熱式、熱量式、熱客式、測(cè)溫式以及輻射式等。2.2計(jì)算方法2.1.1用熱流量計(jì)算散熱量熱流量測(cè)量就是測(cè)量流過(guò)設(shè)備的熱量。一定的熱流量計(jì)其和值為已知值，只要用安裝在輔助層表面上的熱電偶測(cè)出和就可推算出通過(guò)熱設(shè)備壁面的熱量Q值，即：（KJ/h）（2-26）（2-26）式中t2、t3——分別為熱、冷表面溫度；——熱流計(jì)的熱阻；F——被測(cè)區(qū)域的表面積。每區(qū)域可在若干處測(cè)出其熱流量，以其平均值乘上該區(qū)域的表面積即為該區(qū)域的表面散熱量。2.1.2用表面溫度推算散熱量用這種測(cè)定方法是：分別在每區(qū)域里測(cè)出若干點(diǎn)的表面溫度，同時(shí)測(cè)出周圍環(huán)境溫度、環(huán)境風(fēng)速和空氣沖擊角（氣流與回轉(zhuǎn)窯中心線所成的小于90度的夾角）。根據(jù)測(cè)定結(jié)果在相應(yīng)表中查出散熱系數(shù)【14】，按下式計(jì)算每一區(qū)域的表面散熱量：﹙﹚（2-27）熱設(shè)備的表面散熱量為各區(qū)域散熱量之和即（2-28）式中——表面散熱量（）——被測(cè)某區(qū)域的表面散熱量（）；——被測(cè)某區(qū)域的表面溫度平均值（℃）；——環(huán)境空氣溫度（℃）；——被測(cè)某區(qū)域的表面積（㎡）；——表面散熱系數(shù)，它與溫度（-），環(huán)境溫度、環(huán)境風(fēng)速及空氣沖擊角有關(guān)。（2-29）式中——不同溫度與不同風(fēng)速的散熱系數(shù)（℃），計(jì)算回轉(zhuǎn)窯、單簡(jiǎn)冷卻機(jī)等圍動(dòng)熱設(shè)備的散熱時(shí)，可查表（2-8）；計(jì)算立窯、預(yù)熱器、分解爐等不轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備的散熱時(shí)，可查表（2-9）；——沖擊角校正系數(shù)，（考慮空氣沖擊角對(duì)回轉(zhuǎn)窯、單筒冷卻機(jī)等轉(zhuǎn)動(dòng)熱設(shè)備散熱系數(shù)的影響）；根據(jù)試驗(yàn)測(cè)定結(jié)果，沖擊角與校正系數(shù)的關(guān)系如（2-7）表：沖擊角與校正系數(shù)的關(guān)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對(duì)立窯、預(yù)熱器、分解爐不轉(zhuǎn)動(dòng)的熱設(shè)備=1；——并列校正系數(shù)，多筒冷卻機(jī)和窯并列時(shí)=0.8，單窯時(shí)=1。轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備的散熱系數(shù)（KJ／㎡﹒h﹒℃）表2-8風(fēng)速（m/s）散熱系數(shù)（a）溫差△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不轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備的散熱系數(shù)（KJ／㎡﹒h﹒℃）表2-9風(fēng)速（m/s）散熱系數(shù)（a）溫差△t（℃）02.04.06.08.04035.1375.2796.18113.74129.675037.6378.2099.10116.67132.986040.1481.12102.03119.18135.48續(xù)表2-9風(fēng)速（m/s）散熱系數(shù)（a）溫差△t（℃）02.04.06.08.07042.6583.63104.96122.52138.838045.1686.14108.30125.45142.179047.6789.49111.23128.79145.1010050.1892.0