热工仪表学习.pptx

《热工仪表学习.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《热工仪表学习.pptx（23页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、6.1 管内流体温度测量6.2 壁面温度测量6.3 高温气体温度测量第1页/共23页接触测温即感温元件直接与被测介质接触，如热电偶、热电阻测温。以接触法测温的仪表，指示的温度是感温元件本身的温度，一般这个温度和被测介质的温度是有差值的。以用热电偶测量锅炉过热器后的烟气温度为例说明。第2页/共23页烟气经过热电偶时，烟气以对流、辐射及传导方式向热电偶传热Q1。（tgt）沿热电偶套管向周围环境传热Q2。(t3t)热电偶以辐射方式向过热器、省煤器传热Q3。(t1、t20才能成立（tg为烟气温度，t为热电偶热端温度），即t不可能等于tg，t就是测温误差。要减小t：一是增大烟气对热电偶的传热；二是减小热

2、电偶对外的传导散热和辐射散热。第3页/共23页6.1 管内流体温度测量设流体温度为tg，环境温度为t3，热电偶温度为t1；管道外敷有绝热层，管道内壁温度较高，可忽略感温元件与内壁之间的辐射换热。则只考虑导热误差。第4页/共23页根据传热学上的肋片计算可推导出导热误差关系式：1,2:内外介质与测温管之间的放热系数；1,2:管内外两段测温管的热导率，1=2；U1,U2:分别为L1和L2两段测温管的截面周长，U1=U2=d1；F1,F2:分别为管内外两段测温管的截面积，F1=F2；L1,L2:分别为管内外测温管的长度。第5页/共23页双曲函数：x,chx;x,thx;x,cthx。第6页/共23页要

3、减小测温误差，提高测量精度可从两方面进行：1 温度计的安装方式增大L1、减小L2。L1,ch(b1L1),th(b1L1);L2,cth(b2L2);增大测温管插入深度，减小外露部分增大测温管插入深度，减小外露部分，有助于减小测量误差。增大1。1,b1，结果同L1增大，使测温误差减小。需将感受件放在流体速度最高的地方，即管道中心将感受件放在流体速度最高的地方，即管道中心轴线上轴线上。减小2。由于管道周围介质温度t3低于tg，会向环境散热，tg-t3越大，测温误差越大。应把露在外面的测温管用绝热把露在外面的测温管用绝热材料包好材料包好。使2减小，散热减小，减小测温误差。又：2,b2，结果同L2减

4、小相同。第7页/共23页2 测温管材料和结构减小测温管材料的导热系数。,b，测温误差减小。减小，需用导热性不良的材料制成测温管用导热性不良的材料制成测温管，如用陶瓷、不锈钢等。但会增加导热热阻，增大动态测温误差。增大U/F。U/F，b，测温误差减小。此时外径d1小、壁厚小，即选用外形细长而壁厚很薄的形状选用外形细长而壁厚很薄的形状。在强度允许的条件下，可采用薄壁或小直径的套管。第8页/共23页各种测温管装置方案的测量误差比较：方案1：电阻温度计，测量误差接近于零；方案2：水银温度计，管道有绝热层，外露部分很少，感受件位于管道中心轴线处，误差为-1；方案3：与方案2的区别是测温管直径和管壁厚度都

5、较大，误差为-2；方案4：与方案2的区别是测温管未插到管道轴心线，误差为-15；方案5：电阻温度计，没有绝热层，外露部分长，L1又不像方案1中那么长，误差为-45。第9页/共23页6.2 壁面温度测量如：火力发电厂中，对锅炉过热器管壁温度的监视，是大型锅炉安全运行所不可缺少的。目前较多的是采用热电偶来测量固体表面温度，因为热电偶有较宽的测温范围，较小的测量端，较高的测量准确度。采用热电偶测量表面温度时，热电偶向外界散热，由于表面需向热电偶传热，使热电偶端点温度不同于表面温度；端点附近表面需向端点传热，引起表面温度场的破坏。热电偶所测温度实际是温度场被破坏后的表面温度。因此，存在测温误差。引起测

6、温误差的主要原因是沿着热电偶的导热损失。第10页/共23页1 热电偶导热误差热电偶与被测表面的接触形式有四种：a 点接触 b 面接触 c 等温线接触 d 分立接触第11页/共23页点接触：接触面积小，散热量都由小面积提供，热端的温度梯度较大；面接触：散热量由接触区域共同分摊，因此温度梯度较小；等温线接触：散热量主要由等温敷设段供给，端点处需供给的热量很小，热端的温度梯度很小；分立接触：热量为两点供给，梯度要小于点接触，但比面接触要大。就测温误差而言（假定散热量一样）：点接触分立接触面接触等温线接触第12页/共23页在散热量一定的情况下，测温误差测温误差不但与接触形式有关，而且与被测表面的导热性

7、能有关。导热性能好好的表面，在相同的接触形式时，测温误差较小小。因为导走相同的热量所需要的温差减小，热电偶的热端温度就不致降低太多。另外，还要考虑热电极直径的变化、壁面上方气流速度的变化。直径粗，散失的热量多，热端温度改变就大；壁面上方气流速度大，散失的热量多，热端温度改变就大。第13页/共23页6.3 高温气体温度测量 随着被测气体温度的升高，测温管与周围容器壁的辐射换热相对于对流、导热换热所占比例增大，使得测温管示值低于实际气体温度，造成以辐射为主的测温误差。称为热辐射误差。以测量烟气温度为例说明：烟气能扫过测温管装设在烟道中的整个部分（1）；装设地点烟道内壁也让烟气流过；装设部位外壁敷设

8、较厚的绝热层（2）。此时，认为测温管仅以辐射散热给低温壁面。第14页/共23页传热分析如下：高温烟气主要以对流方式传热给测温管，传热量为Q1，忽略烟气对测温管的导热和辐射换热；Q1=F(tg-t1)测温管与周围冷壁面的换热Q2，主要以辐射方式换热；Q=F(t1+273)4-(t2+273)4tg：烟气温度；t1：测温管温度；t2：冷壁面温度；:测温管的发射率；：玻尔兹曼常数，5.6703210-8（W/m2K4)第15页/共23页达到热平衡时，Q1=Q2，有 tg-t1=(t1+273)4-(t2+273)4/;tg-t1即为辐射误差，由于t2与t1相差很大，测温误差很大。例：tg=750的烟

9、气流过测温管，四周冷表面温度t2=400，测温管的辐射率=0.8。如果气流对测温管的对流换热系数=30、40、50W/(m2K)。由上式计算可得 t1=506、524、540，误差=-244、-226、-210。第16页/共23页要根据上式计算测温误差很困难。从上式来看，误差是由辐射换热、对流换热两部分组成，可从这两方面采取措施：1 减小辐射损失的方法采用隔离罩减小测温管的总辐射发射率，如采用耐热合金钢采用双热电偶测温，用计算方法消除热辐射误差。气流温度远远大于冷壁温度时才能使用。采用气动温度计（文丘利高温计）第17页/共23页 将气温降低，然后在较低温度下测量气体温度，以减小辐射散热。可以用

10、气动温度计测量工业锅炉烟气的温度。第18页/共23页根据气体方程有通过节流件时，质量流量为第19页/共23页：流束膨胀系数，与P/P有关。可认为1=2,P1P2，d为节流件直径，d1=d2。当Red达到某一临界值后，为常数，令只要测出T2、P1、P2，就可求出烟气温度T1。第20页/共23页2 提高气流与测温管间的对流换热能力抽气热电偶 （耗能大，只能在试验时采用）从式子，tg-t1=(T41-T42)/，增大气流与测温管间的，可减小热辐射误差。使用抽气热电偶可增大气流速度。气流速度太低，误差较大；气流速度过高会影响测量结果。第21页/共23页零直径外推法根据d-0.5，当热电偶直径趣于零时，对流换热系数趣于无穷大。因此有tg-t1=(T41-T42)/，t1接近于tg，可使误差减小。可用三根以上不同直径的同类型热电偶，同时测出高温气体温度，用图解法外推出热电偶直径为零时，热电偶指示值，即气体温度。第22页/共23页感谢观看！感谢观看！第23页/共23页