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热工测量及仪表安徽工业大学能源与环境学院能源与动力工程系刘典福第二章温度测量概述温度测量物理基础膨胀式温度计电阻式温度计热电偶温度计辐射温度计光纤温度计集成温度传感器测温技术温度测量仪表的应用温度测量物理基础概述导热换热对流换热辐射换热概述不同物体之间或同一物体不同部分间，只要存在温度差，就会发生热能传递。存在温度差的地方，热能总是自发地从高温物体传向低温物体，或从同一物体高温部分传向低温部分热能传递的现象称为传热。基本方式：导热、对流换热和辐射换热。传热学是研究热能传递基本规律的科学，是温度测量的物理基础导热换热定义温度场基本定律热阻导热微分方程热导率定义物体在不发生位移情况下，使热能从同一物体中温度较高部分传递到温度较低部分，或从温度较高物体传递到与之直接接触温度较低另一物体过程称为导热，或热传导气体导热是气体分子不规则热运动时碰撞结果，气体温度越高，分子运动动能越大。金属导体中导热主要靠自由电子来完成；在非导电固体中，导热是通过原子、分子在其平衡位置附近振动来实现温度场物体内部产生导热起因在于物体内部之间存在温度差，导热过程中热量传递与物体内部温度分布状况密切相关在某一瞬时，物体内各点温度分布称为温度场温度场分类一类随时间而变化温度场，称为不稳态温度场，在这种温度分布下发生导热现象称为不稳态导热。各种热力设备在启动、停机过程中所经历的热传递过程属于不稳态过程另一类不随时间而变化温度场，称为稳态温度场，在这种温度分布下发生的导热现象称为稳态导热。热力设备在持续稳定运行时的热传递导热基本规律傅里叶定律：单位时间内传递的热量与温度梯度和垂直于导热方向的截面积成正比热流密度/面积热流量单位时间通过单位面积所传递的热量热阻对于一位稳态导热：平壁单位面积热阻平壁全单位面积热阻表示材料层阻止导热的能力导热微分方程能量守恒热导率物质一种物理参数，说明物质导热能力，定义为1m厚物体，两侧面间温差为1℃时，单位时间内通过单位面积热流量不同物质热导率不同，同一种物质，热导率还与物质的结构、密度成分、温度和湿度有关热导率大小按金属、非金属、液体、气体排列。导电性能良好金属中存在较多自由电子，导电性能好金属导热性也好。纯金属热导率大于合金，合金中杂质含量越多，其值就越小，杂质影响自由电子能量传递工程上把热导率小于0.23W／(m·k)的材料称为绝热材料，如石棉、膨胀珍珠岩、泡沫塑料等。空气热导率比绝热材料的小，良好绝热材料一般都是孔隙多、密度小轻质材料热导率湿度对绝热材料热导率值影响很大，孔隙多，易吸收水分。水热导率比空气大20～30倍，在导热过程中，随着热量传递、水分会迁移，因此湿材料热导率比纯水大。干砖热导率0.35w/(m·k)，水热导率为0.51w/(m·k)，而湿砖热导率达1.0w/(m·k)。对建筑物围护结构，特别是冷、热设备绝热层，应采取适当防潮措施热导率有些材料因结构与方向有关，在不同方向上热导率不同。木材顺木纹方向热导率是垂直方向2～4倍，查用这类材料的热导率时必须注意热流方向对热导率影响热导率导热过程中，由于温度沿途发生变化，物质内不同部位温度各不相同，因此热导率也不相同。在工程实际应用中，为便于研究问题，引入平均热导率概念，或当温度变化范围不大时，将热导率与温度关系近似地认为是直线关系热导率对热导率随温度升高而增大的物质，温度系数a为正值，气体、建筑材料和绝热材料；对热导率随温度降低而减小的物质，a为负值，如金属和除水及甘油之外绝大多数液体对流换热概述计算公式影响因素概述流体各部分之间发生相对位移，把热量从一处带到另一处的现象，称为对流工程上把具有相对位移的流体与所接触的固体壁面之间的热传递过程称为对流换热过程，它是对流和导热两种方式联合作用结果概述按引起流动原因，可分为自然对流与强制对流。自然对流是由于流体冷热不均，致使各部分密度不同而引起的。流体运动是由于水泵、风机或其他压差作用所造成，称为强制对流工程上遇到液体在热表面的沸腾或蒸汽在冷表面的凝结，分别称为沸腾换热和凝结换热对流换热计算公式牛顿冷却公式影响因素流体流动状态的影响流体流动产生的原因流体物理性质的影响流体相变的影响换热表面的形状和尺寸的影响辐射换热基本概念热辐射度量辐射测温基本定律实际物体辐射规律基尔霍夫定律基本概念辐射辐射能热辐射辐射换热辐射与辐射能当物体温度高于绝对零度时，就会以电磁波形式向外辐射能量，这一过程被称为辐射，所传递的能量称为辐射能。物体会因各种原因发出辐射能，物体的辐射能包括各种波长，如x光、紫外光