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溫度計在管道中流體溫度的測量

2010-12-17

溫度計在管道中流體溫度的測量
管道中流體測試的測量在工業測量中是經常遇到的問題。例如蒸氣或水的溫度測量等。在測量當中，影響其測量精度的主要原因是由于管道內外有溫差存在，這樣就會有熱量沿感溫元件向外導出（即引熱損失），使得感溫元件感受到的溫度比流體真實溫度要低，即產生了導熱誤差，而且有時這個誤差是很大的。若管道中的介質是高溫氣（汽）體時，測還會有由于感元件向管內壁的輻射散熱而造成的熱輻射誤差存在（關于熱輻射誤差將在后面討論）。如果管中的介質為液體，則不存在這種誤差。
1、感溫元件的安裝要求為減小導熱誤差，保證測量的準確性，在進行管道中流體溫度的測量時，感溫元件應遵循如下安裝原則：
（1）因為管道內外的溫度差越大，沿感溫元件向外傳導的熱量就越多，造成的測量誤差就越大，因此應該把感溫元件的外露部分用保溫材料包起來以提高其溫度，減小導熱誤差。
（2）感溫元件應逆著介質流動方向傾斜安裝，至少應正交，切不可順流安裝。
（3）感溫元件應有足夠的插入深度。實踐證明，隨著感溫元件插入深度的增加，由于導熱而造成的誤差將減小。對于直徑太小的管道，應考慮加裝擴大管。對于各類玻璃液體溫度計在公稱直徑Dg＜50mm的管道上安裝時或普通熱電偶、普通熱電阻和雙金屬片式溫度計在Dg＜80mm的管道上安裝時，均應采用擴大管。而對于壓力式溫度計，因為溫包長度規格很多，且不統一，因此到底工藝管道多大需加擴大管，只能視具體使用的溫度計來確定，主要以整個溫包浸沒在被測介質中為符合要求。
（4）感溫元件應與被測介質充分接觸，以增大放熱系數，減小誤差。為此，感溫元件的感溫點應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，應使測溫管或保護管的壁厚和外徑盡量小一些。同時要求測溫或保護管材料的導熱系數要小一些（但這會增中熱阻，使動態測量誤差增大）。
另外，在感溫元件安裝于負壓管道（如煙道）中時，應注意密封，以免外界冷空氣襲入而降低測量指示值。
2、應用實例分析，在管道中流過壓力為2.9×10Pa、溫度為286℃的過熱蒸汽。管道內徑為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，其測量誤差為-1℃。方案C與方案B不同之處是熱電偶保護管道直徑及壁厚較大，插入深度超過管道中心，其誤差為-15℃。在方案E中，熱電偶安裝部位的管道沒有保溫層，而且熱電偶外露部分較長，插入的深度雙沒方案A那樣長，因此測量誤差很大，達45℃。
通過上例說明，在測量管道中流體的溫度時，如果按著前面提出的原則來安裝感溫元件，測量誤差是可以大大減小的。但對于高溫、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，否則會因懸壁過長（＞30mm），就能滿足測量精度的要求。