接触测温方法和误差讨论.ppt

热工测量仪表;引言;热电偶冷端处于温度为T3的环境中，T3远低于T，因此就有热量Ｑ2沿着热电偶套管传给周围环境; 过热器管壁温度为T1，省煤器管壁温度为T2。T1和T2都低于T，故热电偶以辐射方式将热量Ｑ3传给过热器及省煤器。;热电偶接受的热量为Ｑ1；，散失的热量为Ｑ2＋Ｑ3，达到热平衡时Q1= Ｑ2＋Q3，即补充的热量等于散失的热量。然而只有ΔT＝Tg－T＞０时，才会有Q1，也就是说T永远不可能等于Tg。 ΔT就是测温误差。 要减小ΔT使感受件的温度接近被测介质的温度，就必须增大烟气对热电偶的传热和减小热电偶对外的传导散热和辐射散热。;一、管道流体温度测量;由于保护套管或测温管的直径不大，可假定感受件和其外面的保护套管或测温管的温度一致，都是 。 如管道中流过的介质是气（汽）体，测温管附近无低温的冷壁，管道外又敷有绝热层，即管道内壁温度较高，且介质的温度 ??太高时，测温管对管子内壁的辐射散热影响可以忽略。 如果管道中介质为液体，则测温管对管内壁不会有辐射散热。 在以上情况下，根据传热学的原理，;可以得到导热误差的关系式为： 其中 式中 ——分别为管内、外介质对测温管之间的换热系数； ——分别为管内外两段测温管的热导率，均质 ； ——分别为 和 两段测温管的截面周长， ； ——分别为管内外两段测温管的截面积 ——分别为管内外测温管的长度。;从上式可见： 1）? 在测温管向外散热的情况下，误差不可能等于零。 2）? 管道中流体与管外介质的温度差 越大，测温误差越大。为了减小误差，应该把露出在管道外的测温管用保温材料包起来，这样不仅使得露出部分温度提高，减小导热损失，而且也使露出部分和外面介质的热交换减少，换热系数 减小，因此可以减小测温误差。 3）? 当 增加，即插到管道内介质部分测温管长度增加，双曲余弦 ，双曲正切 都增加，导热误差减小； 4）?当 减小，双曲余切 增加，测温误差也减小。 5）? 当放热系数 增加， 增加时，误差减小。因此应该把感受件放在流体速度最高的地方，即管道中心轴线上。;5）增加 使 增加，可以使误差减小。因为 ;6）?测温管材料的热导率 小，则 增加，误差减小。因此测温管常用导热性质不良的材料如陶瓷，不锈钢等来制造（应该注意，采用这类材料制造测温管使会增加导热阻力，使动态测量误差增加）。 至于减少b2的问题，关键在于使 变小，方法是在测量管的露出部分加绝热层。 ; 方案1采用铂电阻温度计，沿管道中心线插的很深，安装部位的管道有很厚的绝热层，测温管露出部分很少，这种方案的测量误差接近于零；;方案4与方案2不同的地方是测温管没有插到管道中心（L1较小），因此误差达到-15摄氏度，即-4%左右； 方案5也是用电子温度计测量，安装地点的管道没有绝热层，而且温度计的露出部分L2较长，L1又不象方案1中那样长，因此测量误差达到-45摄氏度，即-12%。 该例子说明了，在测量管道中的流体温度时，如果遵循前面提出的原则来安装温度计，测量误差是可能减至极小的。;在电厂中测量高温高压主蒸汽温度的热电偶会遇到如下问题：由于高温高压气流的冲刷，伸至管道中心处的热电偶容易产生振动断裂事故。 为了防止断裂，应减小热电偶插入管道中的深度L1。根据元件传热误差公式，L1减小使得测温误差增大，为此采用高压焊接固定锥形热电偶。;热电偶保护套管焊在水平主蒸汽管道上部的一根垂直套管上（如左图所示），蒸汽通过热电偶保护套管与主蒸汽管道壁之间的空隙进入垂直套管上部，对热电偶进行加热，因此，虽然热电偶插入主蒸汽管道中的深度减小了，但受到蒸汽加热的保护套管长度L1反而增加了，这样就解决了热电偶容易断裂和测温偏低之间的矛盾。;二、壁面温度测量;进行表面温度测量的热电偶与被测表面的接触形式，基本上有以下四种。如图所示， （a）为点接触，即热电偶的热端直接与被测表面相接触；;（d）为分立接触，两热电极分别与被测表面接触，通过被测表面（仅对导体而言）构成回路。 对上述四种形式来说，通过两热电极向外散失的热量可以认为是一样的，只不过（a）是将散热量集中在一“点”上；（d）是将散热量集中在两“点”上；（b）的散热量则由金属片所接触的那块表面共同分摊。;因此，在相同的外界条件下，（a）的导热误差最大