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热管检定炉在温度计量中的应用
点击次数:661 发布时间:2017-03-24

  中温区温度计量器具的检定和校准,长期以来一直使用水槽、油槽作为温度源,液体恒温槽的稳定性和均匀性较好,所以计量部门都普遍使用。随着科学技术的发展,新一代温度计量仪器不断推出,如干体炉、热管检定炉等,该类仪器升温速度快,温度范围宽,对大气环境无污染。通过对便携式热管检定炉各项技术指标进行大量实验,以确定该热管检定是否能满足中温区温度计量器具检定或校准技术规范的要求。
1、热管检定炉的工作原理
  热管检定炉的主要核心部件是热管,是一种利用封闭在金属内的工作介质反复进行物理相变从而传递热量的能传热装置或者说是一种依靠管内介质的蒸发、凝结循环流动而传递热量的部件。重力型热管,其工作时蒸发段因加热使其毛细材料中的工作介质蒸发吸热汽化,此时蒸汽压力上升而使得带有潜热的蒸汽通过工作区流向冷凝段,冷凝段由于大量散热而使介质温度逐渐降低,通过主体管外的散热器后凝结成液体,液体在沿多孔材料靠毛细管力的作用流回蒸发段,再次被加热汽化。如下图1所示。
2、热管检定炉技术性能实验数据
2.1 热管检定炉的稳定性
热管检定炉温度达到热平衡时,在15min内,每隔1min记录一次标准铂电阻温度计的温度值,取其zui大值和zui小值的差值的一半,作为热管检定炉的波动性。

  选一支标准铂电阻温度计分别在200℃,300℃,390℃温度点上进行测试,测试结果如下表1所示。

2.2 热管检定炉多孔之间的均匀性
选择相对距离zui远的两孔,测量不同测量孔之间的zui大温差。
选二支标准铂电阻温度计分别在200℃,300℃,390℃温度点上进行测试,测试结果如下表2所示。

2.3 热管检定炉轴向温场均匀性
2.3.1 热管检定炉中心点至底部的轴向温场选两支标准铂电阻温度计分别在200℃,300℃,390℃上进行测试,从中心点到底部测试结果如下表3所示。

2.3.2 热管检定炉距离上口55mm至底部的轴向温场开口向下55mm处选用三支石油闪点玻璃温度计(0~300)℃,分度值为1℃,编号分别为1#,2#,3#,闪点玻璃温度计在恒温油槽200℃和300℃的修正值如下表4所示。

三支闪点温度计变换位置布点图如下图2所示。

闪点温度计与标准电阻温度计在热管检定炉中的测试数据如下表5,表6,表7所示。

通过对三支闪点温度计在55mm处与标准铂电阻温度计在底部的数据比对如下表8所示。

由上述表格得出, 200℃时,在距离开口55mm处三支闪点温度计孔间温差0.4℃,55mm处距离底部的zui大温差0.7℃;300℃时,在距离开口55mm处三支闪点温度计孔间温差0.4℃,55mm处距离底部的zui
大温差0.3℃。
3、热管检定炉与液体恒温槽、干体校验炉的性能比较
3.1 液体恒温槽的技术性能指标
恒温油槽油槽的波动度、均匀度、稳定性,如下表9所示。

3.2 热管检定炉的技术性能指标
便携式热管检定炉,其工作温度为(200~400)℃,有效工作区深度为55mm~260mm,出厂技术指标如下表10所示。

3.3 干体式校验炉的技术性能指标
FLUKE生产的9144型干体校验炉,温度范围为(50~650)℃,深度为150mm,铂电阻深度插入深度为150mm,在200℃和300℃的技术性能如下表11。

通过以上表格可以看出,热管检定炉其性能技术性能指标满足《双金属温度计检定规程》,《工作用玻璃液体温度计检定规程》,《工业铂、铜热电阻检定规程》的使用要求。热管检定炉完全可以在中温区温度计量器具,如双金属温度计,玻璃温度计,铂电阻温度计,数字温度计等仪器的检校工作中作为辅助设备的使用。
热管检定炉的性能指标优于干体校验炉的性能指标,相对于干体校验炉,热管检定炉扩大了有效工作区,对于现场校验短粗型计量器具,如双金属温度计,温度传感器系统,温度变送器等,热管检定炉在上口向下55mm处都能保持良好的计量性能,确保量值的准确可靠。
4、热管检定炉与液体恒温槽比较实例
4.1 双金属温度计
取二件双金属温度计,分别在热管检定炉与液体恒温槽中进行测试,在200℃、300℃点稳定后(标准温度计示值相同),读取双金属温度计的示值,数据比对结果如下表12所示。

4.2 数字温度计
取三件数字温度计,分别在热管检定炉与液体恒温槽中进行测试,在200℃、300℃点稳定后(标准温度计示值相同),读取数字温度计的示值,数据比对结果如下表13所示。

由上述表格可以看出,双金属温度计在液体恒温槽中检定与在热管检定炉中数据基本一致,数字温度计的测量结果也基本一致。
恒温油槽,一般使用的是甲基硅油,超过180℃时,会产生大量的油烟,造成环境污染,虽然有排烟机抽烟,但还是会有部份油烟会留在实验室,给操作人员的身体健康也会带来影响,并且硅油价格昂贵,使用一段时间后需要更换。盐槽中的硝酸盐易损坏槽体、搅拌叶片及温度计等,使用中很不安全。而热管检定炉内高温时无油烟,对环境无污染,对操作人员的身体健康也无影响,在提倡环境保护和健康生活的时代,热管检定炉无疑具有很大的优越性。

便携式热管检定炉,温度范围(200~400)℃,升温速度快,从室温到300℃,大约只需要1h左右。另外,由前面大量的实验数据可以证明热管检定炉的技术性能也基本符合规程规范要求,完全可以尝试在中温区温度计量工作中使用。随着科学技术的不断改进,在今后的努力中,如果能尝试将热管检定炉在体积和重量方便做得再轻巧点,方便携带,使其能在温度计量中得到更广泛的使用。

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