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溫度計(jì)在管道中流體溫度的測(cè)量

2010-12-17

                                              溫度計(jì)在管道中流體溫度的測(cè)量
   管道中流體測(cè)試的測(cè)量在工業(yè)測(cè)量中是經(jīng)常遇到的問(wèn)題。例如蒸氣或水的溫度測(cè)量等。在測(cè)量當(dāng)中，影響其測(cè)量精度的主要原因是由于管道內(nèi)外有溫差存在，這樣就會(huì)有熱量沿感溫元件向外導(dǎo)出（即引熱損失），使得感溫元件感受到的溫度比流體真實(shí)溫度要低，即產(chǎn)生了導(dǎo)熱誤差，而且有時(shí)這個(gè)誤差是很大的。若管道中的介質(zhì)是高溫氣（汽）體時(shí)，測(cè)還會(huì)有由于感元件向管內(nèi)壁的輻射散熱而造成的熱輻射誤差存在（關(guān)于熱輻射誤差將在后面討論）。如果管中的介質(zhì)為液體，則不存在這種誤差。
  1、感溫元件的安裝要求  為減小導(dǎo)熱誤差，保證測(cè)量的準(zhǔn)確性，在進(jìn)行管道中流體溫度的測(cè)量時(shí)，感溫元件應(yīng)遵循如下安裝原則：
  （1）因?yàn)楣艿纼?nèi)外的溫度差越大，沿感溫元件向外傳導(dǎo)的熱量就越多，造成的測(cè)量誤差就越大，因此應(yīng)該把感溫元件的外露部分用保溫材料包起來(lái)以提高其溫度，減小導(dǎo)熱誤差。
  （2）感溫元件應(yīng)逆著介質(zhì)流動(dòng)方向傾斜安裝，至少應(yīng)正交，切不可順流安裝。
  （3）感溫元件應(yīng)有足夠的插入深度。實(shí)踐證明，隨著感溫元件插入深度的增加，由于導(dǎo)熱而造成的誤差將減小。對(duì)于直徑太小的管道，應(yīng)考慮加裝擴(kuò)大管。對(duì)于各類玻璃液體溫度計(jì)在公稱直徑Dg＜50mm的管道上安裝時(shí)或普通熱電偶、普通熱電阻和雙金屬片式溫度計(jì)在Dg＜80mm的管道上安裝時(shí)，均應(yīng)采用擴(kuò)大管。而對(duì)于壓力式溫度計(jì)，因?yàn)闇匕L(zhǎng)度規(guī)格很多，且不統(tǒng)一，因此到底工藝管道多大需加擴(kuò)大管，只能視具體使用的溫度計(jì)來(lái)確定，主要以整個(gè)溫包浸沒(méi)在被測(cè)介質(zhì)中為符合要求。
  （4）感溫元件應(yīng)與被測(cè)介質(zhì)充分接觸，以增大放熱系數(shù)，減小誤差。為此，感溫元件的感溫點(diǎn)應(yīng)處于管道流速大的地方（一般在管道中心）
  （5）為減小向外的熱損失，應(yīng)使測(cè)溫管或保護(hù)管的壁厚和外徑盡量小一些。同時(shí)要求測(cè)溫或保護(hù)管材料的導(dǎo)熱系數(shù)要小一些（但這會(huì)增中熱阻，使動(dòng)態(tài)測(cè)量誤差增大）。
  另外，在感溫元件安裝于負(fù)壓管道（如煙道）中時(shí)，應(yīng)注意密封，以免外界冷空氣襲入而降低測(cè)量指示值。
  2、應(yīng)用實(shí)例分析，在管道中流過(guò)壓力為2.9×10Pa、溫度為286℃的過(guò)熱蒸汽。管道內(nèi)徑為100mm，流速為30 ~ 35m/s. 采用熱電偶作為感溫元件，按五種方案測(cè)溫。在方案A中，熱電偶逆著氣流方向沿管道中心插得很深，熱電偶外露部分很短，且在安裝部位有很厚的保溫層，這種方案的測(cè)量誤差接近于零。方案B將熱電偶插到管道中心，外露部分包有保溫層，其測(cè)量誤差為-1℃。方案C與方案B不同之處是熱電偶保護(hù)管道直徑及壁厚較大，插入深度超過(guò)管道中心，其誤差為-15℃。在方案E中，熱電偶安裝部位的管道沒(méi)有保溫層，而且熱電偶外露部分較長(zhǎng)，插入的深度雙沒(méi)方案A那樣長(zhǎng)，因此測(cè)量誤差很大，達(dá)45℃。
  通過(guò)上例說(shuō)明，在測(cè)量管道中流體的溫度時(shí)，如果按著前面提出的原則來(lái)安裝感溫元件，測(cè)量誤差是可以大大減小的。但對(duì)于高溫、高壓、在管徑、高流速的蒸汽管道，就不能要求將熱電偶插入到管道中心，否則會(huì)因懸壁過(guò)長(zhǎng)（＞30mm），就能滿足測(cè)量精度的要求。