接触式测温插入深度的研究

  仪器网 ·  2012-07-14 23:41  ·  17790 次点击
接触式测温的共性问题是:测温元件与被测对象直接接触或插人被测对象中,不可避免地引起被测物体温场的变化,进而影响接触测温的准确度。理想的状况是被测物体不应因装上测温元件而改变原来的温度。这只是一种理想状态,而事实却与它有很大的差距。在测量热容量较大的液体或气体温度时,情况好一些;在测量热容量较小或散热极为容易的固体表面温度时,情况会比较严重。
在温度测量中,如测量容器中的液体及气体的温度,要求将测温元件插入一定的深度,一般要插人测温元件自身长度的2/3以上。如图2-92(a)所示。目的是使测温元件外露部分不影响测量端所处的温场。这样测温元件测得的温度为被测对象的真实温度或非常接近真实温度。反之,当被测对象体积较小或插人测温元件较浅时,如图2-92(b)和图2-92(c)所示,就会引起较大的测温误差。当用测温元件测量尚体表面温度时,测温元件插人为零,见图2-92(d)0如测温元件表面与被测物体表面接触良好.测温元件与被测物体导热系数相同或接近,则引起误差还比较小。若被测表面较为粗糙,被测物体与测温元件不能很好的接触,此时被测表面向测温元件传热主要LEI表面辐射,或周围空气对流,即传到测温元件的热址很小,则会引起很大的误差。
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在接触法测温中,由于测温元件的存在,被测物体表面温场分布受到破坏,这种破坏不仅取决于传感器的尺寸、传热特性,而且还取决于被测对象的材料、尺寸、形状及传热特性。此外,在测量动态温度时,由于表面测温元件总有一定的热惯性,要使它与被测物体热平衡总要有一定的时间,因此还会产生动态误差。此外,被测物体的热物性、周围换热系数变化、表面接触状况的随机性,也是影响测温准确度的因素,所有这些因素均应根据具体情况加以考虑。
实例分析
测量内径为100mn,管道内高温气流的温度,工作条件为:蒸汽压力2.9x106Pa,温度38690,流速30-35nt/s。采用热电偶进行测温,按5种方案进行测量,如图2-93所示,结果如下。
(1)热电偶插人管道中较浅,与外界具有一定的热交换,测温误差为-15℃。
(2)将热电偶垂直插到管道中,且插人深度超过管道中心.热电偶外面包有保温层,但保护管直径和壁厚都较大,其测温误差为-2℃。
(3)插入深度超过管道中心,与方案2不同的是保护管直径和壁厚都较小,因此测量误差减小到-1℃。
(4)从管道弯头处迎着气流方向,向着管道中心将热电偶插得很深,且在安装部位有很厚的保温层,热电偶露在管道外面的部分很短,其测温误差接近于零。
(5)在安装处无保温层,而且保护管露出部分较长,管内部分较方案4短,致使测温误
差高达一45℃
来源:《热工测量仪表》,转载请注明出处-仪器信息网(www.cncal.com)

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