参考学习资料 新能源节能方案 热工测量及仪表 第二章1.ppt

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及仪表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概述温度温标温度测量仪表分类温度国际单位制中7个基本物理量之一，是各种工艺生产过程和科学实验中普遍、重要热工参数。产品质量、产量、能量和过程控制等直接与温度参数有关，在流量、压力、长度测量中，也是一个重要影响量，实现准确温度测量，具有重要意义温度概念物质状态函数，表征物体冷热程度宏观概念：建立在热平衡基础上。任意两个温度不同物体，只要有温度差存在，热量就会从高温物体向低温物体传递，直到两物体温度相等，即达到热平衡为止微观状态：对分子平均动能大小的度量，其高低标志着组成物体大量分子无规则运动剧烈程度，是大量分子热运动共同表现，有统计意义。对单个分子，无意义温度测量测温依据和数学物理基础测温物质测温依据和数学物理基础当两个物体同处于一个系统中而达到热平衡时，二者就具有相同温度。可以从一个物体的温度得知另一物体的温度，这就是测温依据如事先已知一个物体某些性质或状态随温度变化定量关系，就可通过该物体的性质或状态变化情况来获知温度，设计与制作温度计数学物理基础测温物质测温物质须满足条件：物质某一属性G仅与T有关，G＝G（T），其函数关系单调，最好线性随温度变化的属性应容易测量，且输出信号较强，以保证仪表灵敏度和测量准确度应有较宽测量范围应有较好复现性和稳定性完全满足条件物质难找到，只能在一定范围内近似满足，不同材料与结构形式温度计各有优缺点温标概述经验温标热力学温标国际实用温标概述温度的数值表示方法，温度数值化的标尺，它给出温度数值化一套规则和方法，明确温度的测量单位。各种测温仪表的分度值就是由温标决定建立温标需三个要素：选择测温物质，确定它随温度变化属性选定温度固定点规定测温属性随温度变化规律经验温标摄氏温标华氏温标经验温标借助于某一种物质物理量与温度变化关系，用实验方法或经验公式所确定的温标摄氏温标和华氏温标，根据液体受热后体积膨胀性质建立起来摄氏温标/℃选择装在玻璃毛细管中液体作为测温物质。随温度变化，毛细管中液体长短反映液体体积膨胀这一测温属性。选择在1.01325×105Pa下水冰点温度作为下限(0℃)，水沸点作为上限(100℃)，在两点之间液柱长短与温度关系线性，可在0-100℃之间均分100等份，每一等份为1℃，单位符号℃华氏温标/℉建立与摄氏温标类似，规定在1.01325×105Pa下水冰点为32℉，水沸点为212℉，中间划分180等份，每一等份为1华氏度，单位符号为℉经验温标缺点温度测量依赖于选用测温物质，应用范围受温度计材料和工作物质限制温标定义具有较大随机性。虽都选冰点和沸点温度作为固定点。但基本单位不同，所确定温度数值也不同，不能严格地保证世界各国所采用基本测温单位完全一致假设温度与工作物质关系为线性，实际情况并非如此，从而造成中间温度测量差异需要建立一种温标，完全不依赖于任何测温物质及其属性热力学温标绝对温标或开尔文温标。以热力学第二定律为基础一种理论温标，被国际计量大会采纳作为国际统一基本温标，它有一个绝对零度，低于零度的温度不可能存在。不与某一特定温度计相联系，与测温物质无关，是由卡诺定理推导出来。是一种纯理论理想温标，无法直接实现。在热力学中理论证明，热力学温标与理想气体温标完全一致，借助于气体温度计经示值修正后来复现热力学温标，设备复杂、价格昂贵，不适于实际应用国际实用温标国际上建立一种既使用方便、容易实现，又能体现热力学温度的温标，国际实用温标/国际温标国际温标应具备三个条件：尽可能以当代科技水平接近热力学温标复现准确度高，使各国都能够准确地复现同一国际温标，确保温度量值统一性；用于复现温标标准温度计，使用方便，性能稳定国际实用温标国际温标基本内容如下：选择一些纯物质固定点的温度作为温标基准点规定不同温度范围内基准仪器(内插仪器)，并在温标基准点上分度确定各固定点温度间的内插公式，这些公式建立标准仪器示值与国际温标数值之关系，是反映温度计特性曲线的函数基准仪器、温标基准点和内插公式温标“三要素”国际实用温标第一个国际温标1927年建立，记为ITS-27。此后每隔20年进行一次重大修改，有1948年国际温标(ITS-48)、1968年国际温标(ITS-68)和1990年国际温标(ITS-90)。我国广泛采用ITS-90国际实用温标主