常用温度计的种类及适用温度课件.ppt
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1、温度测量及温度传感器一、温度测量的基本概念温度的定义:表征分子热运动的程度的物理量温标:衡量温度大小的标尺摄氏:热力学:K华氏:二、温度的测量与变送温度是工业生产过程中最普遍而重要的操作参数。所有的过程都是在一定的温度条件下进行的;温度决定一些反应能否进行和反应方向;温度决定一些反应的进程程度;温度显示反应的能量变化。温度不能直接测量。温度的测量都是通过温度传递到敏感元件后,其物理性质随温度变化而进行的。三、温度计的分类和形式膨胀式温度计玻璃温度计压力式温度计双金属温度计热电偶温度计热电阻温度计辐射式温度计四、膨胀式温度计玻璃温度计压力式温度计双金属温度计玻璃液体温度计利用液体受热膨胀并沿玻璃
2、毛细管延伸而直接显示温度双金属温度计不同金属受热膨胀不同,双金属片在受热情况下发生弯曲而显示温度t = t0t t01、玻璃液体温度计是膨胀式温度计之一种,利用液体受热膨胀的性质制成, 常用的液体有水银和酒精。广泛用于测量-200-500摄氏度范围内的温度。(1)优点和缺点 玻璃液体温度计是最常用,也是最简单,最便宜的温度计。这种温度计主要优点是构造简单,使用方便,精度高和价格低廉。缺点是惰性大,能见度低, 不能自动记录及远距离传送。玻璃温度计玻璃管温度计玻璃管温度计2、压力式温度计 压力式温度计的工作原理是当温度变化时,工质的体积或压力相应发生变化,以此制成温度计这种温度计的主要优点是构造简
3、单,防震可以远距离测量 , 并可制成自动记录式。主要缺点是损坏后很难修理,不能测点温和表面温度。国产WTQ型式气体压力温度计,可用来指示或记录工业设备中气体, 蒸汽或液体的温度。测量范围:0-120,0-160,0-200,0-3009(单位摄氏度)工作压力:60kgf/cm2,精度1.5与2.5级。压力式温度计工作原理利用液体的蒸发或气体的膨胀而引起的压力变化进行测量。温包:传热、容纳膨胀介质;毛细管:传递压力;弹簧管:显示压力(温度)。带温压补偿的压力式温度计3、双金属温度计(一)双金属温度计的工作原理:双金属温度计是利用两种不同膨胀系数的金属片A和B将其焊接在一起并将一端固定。当温度发生
4、变化时,膨胀悉数较大的金属片B伸长较多,故其未固定端(自由端)必然向膨胀系数较小的金属A一方弯曲变形。利用弯曲变形的大小不同,从而可表示出温度的高低不同。 双金属温度计(二).双金属片温度计按指示部分与保护管连接方式不同,分为下列三种类型: (1)轴项型 (2)径向型 (3)135度角型双金属温度计五、辐射式温度计通过特定波长光波的强度或热辐射强度来确定光源温度。1.辐射式温度计:测定热辐射强度;2.光学温度计:采用光学分频法,测定不同频率光波的强度比值;3.比色法:直接通过可见光颜色的对比,确定光源温度。辐射式温度计,通常用于测量高温条件,特别是光学温度计和比色温度计需要利用物体在高温下发射
5、的可见光进行检测。辐射式温度计六、热电偶温度计1、热电偶的测温原理热电势:两种不同的导体材料(或半导体)A,B组成的闭合回路。相接触时,存在电子的迁移,达到平衡时,在接触的两端形成电势可用于点温度的测量只与材料和温度 有关,与热电偶的长度、直径无关接触电势和温差电势组成mV热电偶温度计1、接触电势 在一定温度下,如果从金属A扩散到金属B去的电子数等于从金属B吸向金属A的电子数时,就达到了动态平衡。这时金属A,B之间形成的电位差称为接触电势。接触电势的大小与接头温度的高低和金属的种类有关,温度越高,两金属的自由电子密度差越大,则接触电势越大。 EAB(t)ABt2、温差电势温差电势:同一金属导体
6、两端温度不同而产生的。高温端流向低温端的自由电子与低温端被电场吸引流向高温端的自由电子达到了动态平衡, 这时的电位差称为温差电势 e,大小仅与金属材料及两端温差有关,而与几何尺寸及金属(导体)温度分布无关。e(t,t0)可用下面的函数差来表示 eA(t,t0)=eA(t)-eA(t0) eA(t,t0)A+tt0(1)热电偶基本定律的内容 两种均质金属组成的热电偶,其电势大小与热电级直径,长度和沿热电级长度上的温度分布无关,只与热电级材料和两端温度有关;热电势大小是两端温度的函数差,如果两端温度相等,则热电势为零。 (2)热电偶基本定律的推论 (1)热电偶必须用两种性质不同的热电级构成。(2)
7、若热电级材料的性质不均匀,即当热电级温度分布不同时, 则热电偶将产生附加电势。所以根据附加热电势检查热电极材料 是否均匀,从而衡量热电偶质量的高低。220V电炉热电极丝普通导线冰点槽冰点槽mV热电极均匀性检查装置(3)中间导体定律在热电偶回路中接入第三种均质导体后,只要保证所接入导体两端温度相同,就不会影响热电偶的热电势。 金属mV液态金属mV=t0ttntnABAC=ABt0tABt0Ct0t(4)中间温度定律与连接导体定律(1)已知热电偶在某一给定冷端温度下进行分度,只要引入适当修正,就可以在另外的冷端温度下使用。这就为制订热电偶的热电势温度关系温度表奠定了理论基础。(2)和热电偶具有同样
8、热电性质的补偿导线可以引入热电偶的回路中,相当于把热电偶延长而不影响热电偶的热电势。如下图:=+ABt0tnABtntABt0t将图中热端和冷端温度分别为tn和t0的热电偶A、B调换为其它热电偶A、B,只要该热电偶热电特性与原热电偶相同, 即EAB( tn, t0)EAB ( tn, t0)则:EAB( t, tn)+EAB ( tn, t0)= EAB( t, t0)因此,这就为工业测温中应用补偿导线提供了理论依据。 热电偶的材质与选择热电偶的材质要求:单位温度变化的热电势大,且尽量接近线性关系;热电性质稳定;化学稳定性好:高温下抗氧化,抗腐蚀;具有较好的延展性,易于加工;复现性好,便于批量
9、生产和互换。不同材质的热电偶有不同的特性,应根据实际需要选择测量范围、放大系数(以分度值表示)、测量精度、抗腐蚀能力、价格等。七、 标准化热电偶及分度表1.铂铑10-铂热电偶(S)2.铂铑30-铂铑6(B)热电偶3.镍铬-镍硅(K)热电偶4.镍铬-康铜热电偶(E)5.铜-康铜热电偶(T)温度010203040506070809000.0000.0550.1130.1730.2350.2990.3650.4320.5020.5731000.6450.7190.7950.8720.9501.0291.1091.1901.2731.3562001.4401.5251.6111.6981.7851.8
10、731.9622.0512.1412.2323002.3232.4142.5062.5992.6922.7862.8802.9743.0693.1644003.2603.3563.4523.5493.6453.7433.8403.9384.0364.1355004.2344.3334.4324.5324.6324.7324.8324.9335.0345.1366005.2375.3395.4425.5445.6485.7515.8555.9606.0646.1697006.2746.3806.4866.5926.6996.8056.9137.0207.1287.2368007.3457.454
11、7.5637.6727.7827.8928.0038.1148.2258.3369008.4488.5608.6738.7868.8999.0129.1269.2409.3559.47010009.5859.7009.8169.932 10.048 10.165 10.282 10.400 10.517 10.6351100 10.754 10.872 10.991 11.110 11.229 11.348 11.467 11.587 11.707 11.8271200 11.947 12.067 12.188 12.308 12.429 12.550 12.671 12.792 12.913
12、 13.0341300 13.155 13.276 13.397 13.519 13.640 13.761 13.883 14.004 14.125 14.2471400 14.368 14.489 14.610 14.731 14.852 14.973 15.094 15.215 15.336 15.4561500 15.576 15.697 15.817 15.937 16.057 16.176 16.296 16.415 16.534 16.6531600 16.771 16.890 17.008 17.125 17.243 17.360 17.477 17.594 17.711 17.
13、9281700 17.942 18.056 18.170 18.282 18.394 18.504 18.612分度号:S 铂铑铂热电偶分度表温度010203040506070809000.0000.5911.1921.801 2.419 3.047 3.683 4.329 4.983 5.6461006.317 6.996 7.683 8.377 9.078 9.787 10.501 11.222 11.949 12.681200 13.419 14.161 14.909 15.661 16.467 17.178 17.942 18.710 19.481 20.256300 21.033 2
14、1.814 22.597 23.383 24.171 24.961 25.754 26.549 27.345 28.143400 28.943 29.744 30.576 31.350 32.155 32.960 33.767 34.574 35.382 36.190500 36.999 37.808 38.617 39.426 40.236 41.045 41.853 42.662 43.470 44.278600 45.085 45.891 46.607 47.502 48.306 49.109 49.911 50.713 51.513 52.312700 53.110 53.907 54
15、.703 55.498 56.291 57.083 57.873 58.663 59.451 60.237800 61.022 61.806 62.588 63.368 64.147 64.924 65.700 66.473 67.245 68.015900 68.783 69.549 70.313 71.075 71.835 72.593 73.350 74.104 74.857 75.6081000 76.356分度号:E 镍铬康铜热电偶分度表耐腐热电偶和耐磨热电偶压着式铠装热电偶耐高温耐腐蚀热电偶以特殊金属陶瓷材料作为外保护套管,采用复合型结构,使用温度1600C,具有良好的耐高温、抗气
16、流冲击、抗氧化性能。主要用于高温加热炉、裂解炉、尾气焚烧炉、焦化炉等装置的测温。 吹气型热电偶吹气型热电偶的结构原理: 铠装热电偶感温元件和外保护管之间构成一定的气路,在气路中,通入一定压力的惰性气体,以排除或减少热电偶在高温、高压条件下还原气体的渗入。WR系列隔爆热电偶 1.普通型热电偶的构造 (1)热电极 (2)绝缘材料 (3)保护套管 (4)接线盒八、 热电偶的构造2.铠装热电偶的构造 铠装热电偶是由热电极,绝缘材料和金属套管三者组合而成的坚实结合体。铠装热电偶的套管材料为铜,不锈钢或镍基高温合金等。 在热电偶与套管之间填满氧化粉末绝缘材料,套管中的热电极有单丝的,双丝的和四丝的,互不接
17、触。热电偶的种类有铂铑10-铂,铂铑30-铂铑6,镍铬-镍硅和镍铬-考铜等.目前生产的铠装热电偶,其外径为12-25mm,长度可达100m以上。铠装热电偶的结构(1)热电极热电偶的热电极直径由材料的机械强度,电导率,价格及热电偶的用途和测量范围等决定。用贵金属时直径很细,为0.35-0.65mm,用廉价金属时,其直径为1-2mm.热电偶的长度可根据实际需要来决定。普通插入式热电偶的长度可在300mm-2150mm之间。(2)绝缘材料 在热电偶的两根电极上套有绝缘材料, 其作用是防止两根电极之间和电极与保护套管之间发生短路。常用绝缘材料橡皮,塑料等,最常用的绝缘材料是瓷管和高温瓷管,其结构有单孔
18、,双孔,四孔,孔的大小根据热电极的直径而定 (3)保护套管 热电偶的热电极(包括绝缘管)装在保护套管中。使热电极避免遭受有害气体的腐蚀,玷污及机械损伤,防止或减小火焰与气流的冲刷和辐射,保护热电极.对保护套管材料的要求是耐腐蚀,不渗透气体,不与氧化性和还原性气体发生化学反应,耐酸碱腐蚀,热惯性小,能承受温度剧变,价格低。常用的保护套管材料有:铜,20号碳钢,镍铬合金。(4)接线盒 主要作用是防止灰尘和水,汽的侵入,便于热电偶与补偿导线或导线连接。接线盒用侣合金材料制成,装在保护套管的尾部,接线盒的上部有垫片或垫圈加以密封。九、热电偶冷端温度补偿热电偶的热电势是两个接点温度的函数表, 只有当冷端
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