2011热能与动力工程测试技术课件第五章

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第五章

温度测量

第五章1.概述

温度测量

2.接触式温度计 3.非接触式温度计热能与动力机械测试技术

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温度测量

1.概述温度的宏观概念是表示物体的冷热程度，温度的微观概念是表示构成物体的大量分子运动平均强度。分子运动愈激烈其温度表现越高。温度只能通过物体随温度变化的某些特性来间接测量，而用来量度物体温度数值的标尺叫温标。它规定了温度的读数起点(零点)和测量温度的基本单位。目前国际上用得较多的温标有华氏温标、摄氏温标、热力学温标.

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一、温标 1.经验温标经验温标的基础是利用物质体膨胀与温度的关系。认为在两个易于实现且稳定的温度点之间所选定的测温物质体积的变化与温度成线性关系。把在两温度之间体积的总变化分为若干等分，并把引起体积变化一份的温度定义为1度。经验温标与测温介质有关，有多少种测温介质就有多少个温标。按照这个原则建立的有摄氏温标、华氏温标。

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摄氏温标：所用标准仪器是水银玻璃温度计。分度方法是规定在标准大气压力下，水的冰点为零度，沸点为100度，水银体积膨胀被分为100等份，对应每份的温度定义为1摄氏度，单位为“℃”.华氏温标：标准仪器是水银温度计，以NH4CL和冰的混合物的温度为0度，以人体温度定为100度，水银体积膨胀被分为100等份，对应每份的温度定义为1华氏度，单位为“F”。摄氏温标与华氏温标之间的关系：

9 0 t F= t C+ 32 50热能与动力机械测试技术

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热力学温标又称开尔文温标，或称绝对温标，它规定分子运动停止时的温度为绝对零度，水的三相点，即液体、固体、气体状态的水同时存在的温度，为273.16K,水的凝固点，即相当摄氏温标0℃,相当华氏温标32℉的开氏温标为 273.15K。热力学温标(符号为T)它的单位为开尔文(符号为K),定义为水三相点的热力学温度的1/273.16。

t T= 273.15 C K热能与动力机械测试技术

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第五章二、温度测量的分类

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按照所用方法不同，温度测量分为接触式和非接触式两大类。 (1)接触式测温接触式的特点是测温元件直接与被测对象相接触，两者之间进行充分的热交换，最后达到热平衡，这时感温元件的某一物理参数的量值就代表了被测对象的温度值。优点：直观可靠。缺点：感温元件影响被测温度场的分布，接触不良等都会带来测量误差，另外温度太高和腐蚀性介质对感温元件的性能和寿命会产生不利影响。

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术

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第五章 (2)非接触式测温

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非接触测温的特点是感温元件不与被测对象相接触，而是通过辐射进行热交换，故可避免接触测温法的缺点，具有较高的测温上限。此外，非接触测温法热惯性小，可达千分之一秒，故便于测量运动物体的温度和快速变化的温度。

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三、测温仪表的具体分类接触式测温仪表又可分为:膨胀式温度计(包括液体和固体膨胀式温度计、压力式温度计)电阻式温度计(包括金属热电阻温度计和半导体热敏电阻温度计)热电式温度计(包括热电偶和P-N结温度计)以及其它原理的温度计)。非接触式温度计又可分为辐射温度计、光学温度计和比色温度计，由于它们都是以光辐射为基础，故也统称为辐射温度计。热能与动力机械测试技术

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2.接触式温度计一、液体膨胀式温度计这是应用最早而且当前使用最广泛的一种温度计它由感温包、毛细管和标尺组成。液体玻璃温度计的测温上限取决于所用液体汽化点的温度，下限受液体凝点温度的限制.为了防止毛细管中液注出现断续现象，并提高测温液体的沸点温度，常在毛细管中液体上部充以一定压力的气体。

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(1)液体玻璃管式毛细管

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液体玻璃温度计分为全浸式和部分浸入式两种。全浸式和部分浸入式相比较，全浸式测量精度较高，故多用于实验室和标准温度计，部分浸入式用于一般工业测温。使用时，如果全浸式温度计的液柱部分不能全部浸入，如图 (a)所示，部分浸入式温度计露出部分的环境温度与标定时不一致，就会产生测量误差，故必须进行修正。方法是用一个小的辅助温度计度计测出露出液柱部分的平均温度，并按下式估算温度修正量 t,即热能与动力机械测试技术

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t=γ (t 2 t1 )nγ为温度计液体的膨胀系数；n为露出部分液柱所占的读数； t1为辅助温度计的示值； t 2为对于全浸入式温度计为温度计的示值，对于部分浸入式为标定时露出液柱部分的温度。

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全浸入温度计

部分浸入温度计

辅助温度计

标定温度为70℃浸入标志

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(2)压力式温度计工作原理毛细管弹簧管刻度盘指针连杆传动机构温包感温物质

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分类

液体式压力温度计(线性)由于感温包与弹簧管之间高度差的变化会引起静态误差，且毛细管较长，其内部液体产生的额外膨胀导致较大误差，故需要进行补偿。 气体式压力温度计(线性)为减小毛细管内

气体膨胀所产生的测量误差，感温包一般较大，且充气的原始压力高些。 蒸汽式压力温度计(非线性)灵敏度高，响应快。环境变化对蒸汽压力无影响。感温包可以做的较小，毛细管可以粗长，结构简单，价格便宜。热能与动力机械测试技术

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压力式温度计热能与动力机械测试技术