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提高热电偶高温测量准确度的措施
点击次数:1765 发布时间:2015-08-26

(1)增强对流传热
增大对流传热系数h即可增强对流传热。热电偶尽可能安装在气流速度和紊流度都比较大的地方,并使气流垂直绕流热电偶,以便得到较大的对流传热系数h。

式中 kf——气体的导热系数
d——保护套管的直径(裸露热电偶则为热电偶直径)
Nu——努塞尔特数裸露热电偶偶丝与气流垂直时
Nu=(0.44±0.06)Re0.5
裸露热电偶偶丝与气流平行时Nu=(0.085±0.009)Re0.674
式中 Re——雷诺数
由上述努塞尔特数可见,气流垂直绕流热电偶时h值较高,即此时气流速度和紊流度大,雷诺数Re大,则h值高。
(2)采取保温措施以提高腔壁温度Tw高温状态下炉体的保温程度的好坏,不仅影响传热效率,而且影响炉膛温度的测量精度。
腔壁温度Tw低,则测量误差大。例如:用镍铬-镍热电偶测量某炉膛温度,测得温度为800℃,炉壁温度为630℃,对流传热系数h=58.2W/(m
2K),热电偶的热辐射率X=0.4,按式(3)计算的炉膛的真实温度为1057.57℃,误差为257.57℃。
(3)采用热辐射率低的材料作保护套管
采用热辐射率低的材料作保护套管,可以减小辐射误差。一般耐热合金钢保护套管X较小,而陶瓷保护套管X较大(1500℃时,X=0.8~0.9)。因此,可考虑不用保护套管(被测气体中无还原气体)。另根据有关资料查出,铂铑-铂

热电偶高温时的热辐射率如表2所示。
由表2可见,裸露的铂铑-铂热电偶高温测量时的热辐射率随温度的升高而升高。因此,高温测量时必须考虑辐射误差的影响,可采用ε较小的保护套管及加装辐射屏蔽罩以减小辐射误差。例如,加3层遮热罩,可使辐射误差减小75%。遮热罩层数一般不超过3层,太多则结构复杂,会使对流传热系数减小。

用粗细两支热电偶组合测量是指利用两支热电偶的示值修正指示温度,从而得到真实温度。修正原理如下:

式中 d2、d1——分别为粗、细两支热电偶直径T2、T1——分别为粗、细两支热电偶测得的读数其它符号意义同上联立式(4)、(5)、(6),得

比较式(3)和(7),可见粗细两支热电偶组合测量高温的优点是不必知道h和X,只须测量气体或炉膛温度,同时还要测量炉壁温度。
(4)采用抽气热电偶测量高温抽气热电偶结构如图1所示。通过抽气提高热电偶周围气流的速度,以减小辐射误差。
测量600℃~1500℃温度时,抽气速度为30~120m/s。提高抽气气流速度可增大对流传热系数h,使遮热罩的壁温几乎接近气流温度,从而大大减小辐射误差。
(5)用粗细两支热电偶组合测量高温

高温温度接触法测量具有可测量物体内部温度分布 , 不易受烟尘、 水蒸气等因素影响等的优点 , 但如果测量方法不得当 , 则测量误差较大。 本文从理论上分析了产生误差的原因 ,提出了克服误差的措施及方法 , 这对工业测量具有一定的指导意义。

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