热工自动检测技术 刘正华 第4章新.pptVIP

第4章 接触测温方法的讨论 使用接触测量方法时，测温的仪表指示的温度是测温元件本身的温度，这个温度和被测介质的温度是有差值的。 本章讨论测温误差的大小及减小方法。 传热及热电偶安装的影响 由于热电偶测温是属于接触式测量，当热电偶插入被测介质时，它要从被测介质吸收热量使自身温度升高，同时又以热辐射方式和热传导方式向温度低的地方散发热量，当测量端各处散失的热量等于自气流中吸收的热量时即达到动态平衡，此时热电偶达到了稳定的示值； 但这并不代表气流的真实温度，因为测量端环境散失的热量是由气流的加热来补偿，也就是说测量端与气流的热交换处于不平衡状态，因此，它们的温度也不可能具有相同的数值。测量端与环境的传热愈强，测量端的温度偏离气流温度也愈大。 在接触式测温中，可能存在传导、对流、和辐射三种传热方式，使静态测温分析相当复杂。在被测介质温度变化时（即动态情况下），还要涉及更为复杂的不稳定传热问题。动态测温误差还与测温元件的热容有关。 此外，在流动的流体中测温，测温元件因阻碍流体流动也会对温度测量值产生影响，特别在高速气流中测温，必须考虑这个因素。 以上影响测温准确性的各种因素，对不同的被测介质所引起的作用也不一样，因而需要针对性的采取措施。 第一节 管内流体温度测量 管道中蒸汽温度或水温度的测量，流体将以对流换热方式传热给测温元件，测温元件又通过导热方式沿套管向外部环境导热。根据传热学原理，测温元件导热误差关系式为： 管内流体温度测量误差主要有传导散热引起。因此凡能加剧对流和削弱导热的因素都可以用来减少导热误差。减小误差的具体方法有： 1、测温管附近加保温层，减少设备壁与被测介质温差。 2、增加测温管的插入深度。 3、测温元件应放置于管道中介质流速最大区域内，即管道中心轴线上。 4、采用小直径薄壁测温管。 5、采用导热系数较小的材料做测温管，如不锈刚、陶瓷，但这会增加导热阻力，使动态测量误差增加。 6、采用热套式热电偶 ????? 热电偶和热电阻的安装 由于被测对象不同，环境条件不同，测量要求也不同，热电偶和热电阻的安装方法及采取的措施也不同，需要考虑多方面的因素，但原则上可以从测温的准确性、安全可靠、维修方便三个方面来考虑。????? 1、正确选择测温点。测温点具有代表性，不应把测温元件插到被测介质的死角区域； 2、合理确定测温元件的插入深度。一般在管道上安装取150-200mm，在设备上安装可取≤400mm。 ? 3、应处在管道流速最大区域内，该区域为管道直径的1/3中心区域。 4、若测温元件安装于介质流速较大的管道中，应倾斜安装，为防止受到较大的冲蚀，最好安装在管道的弯头处；斜装或弯头处安装时，测温元件应与被测介质形成逆流，切勿顺着被测介质的流动方向安装。 5、用热电偶测量炉膛温度时，应避免热电偶与火焰直接接触，否则会使测量值偏高；避免安装在炉门旁或与加热物体距离过近之处。 6、高温下工作的热电偶，为防止保护套管高温变形，一般应垂直安装，若必须水平安装应用支架保护。 第二节 壁面温度测量 采用热电偶测量物体表面的温度，如锅炉过热器管壁温度。 具有热接点小、热损失少、测温范围大、准确度高等优点； 特别是薄膜热电偶的发展，给壁面温度测量带来方便； 被测表面沿热电偶有热量导出，破坏了被测表面的温度场，存在测温误差。 热电偶与被测表面的接触方式： 不论哪种接触方式，引起测量误差的最主要原因都是沿热电偶丝的导热损失。热电偶的测量端从被测表面吸收热量，其中一部分沿热电偶丝导出扩散到周围环境中去，从而使测量端温度低于被测表面的实际温度。 测温误差不仅与热端的接触形式有关，还与被测表面的导热能力有关。 综合考虑，壁面温度测量应注意以下问题： 1、在强度允许条件下，尽量采用直径小、导热系数小的热电偶。 2、优先采用等温线敷设。 3、被测材料不是良导体时，应用面接触方式。 4、如被测材料允许，则采用表面开槽敷设更有利于提高测量准确度。 第三节高温气体温度测量 热辐射误差产生的原因是测量管与环境的辐射热交换所引起的，这是测温管与气流之间的对流换热不能达到热平衡的结果。 从公示（6－2）看出，降低辐射误差的主要途径： 1、提高热电偶周围冷表面的温度T2 2、减小辐射换热系数C1 3、增加对流放热系数α1 减少辐射误差具体方法有： 1、尽量减少器壁与测量端的温差，即在管壁铺设绝热层； 2、在热电偶工作端加隔离罩；使热电偶与冷壁面隔离开，测温元件不直接对冷壁进行热辐射； ?????? 3、减小接受辐射热的物体的辐射换热系数 采用辐射换热系数较小的保护套（合金）管 4、采用双热电偶测温，可用计算方法消除热敷设误差 5、增大流体放热系数，即增加流速，加强扰动，减小偶丝直径或使热电极与气流形成跨