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温度计在管道中流体温度的测量

2010-12-17

温度计在管道中流体温度的测量
管道中流体测试的测量在工业测量中是经常遇到的问题。例如蒸气或水的温度测量等。在测量当中，影响其测量精度的主要原因是由于管道内外有温差存在，这样就会有热量沿感温元件向外导出（即引热损失），使得感温元件感受到的温度比流体真实温度要低，即产生了导热误差，而且有时这个误差是很大的。若管道中的介质是高温气（汽）体时，测还会有由于感元件向管内壁的辐射散热而造成的热辐射误差存在（关于热辐射误差将在后面讨论）。如果管中的介质为液体，则不存在这种误差。
1、感温元件的安装要求为减小导热误差，保证测量的准确性，在进行管道中流体温度的测量时，感温元件应遵循如下安装原则：
（1）因为管道内外的温度差越大，沿感温元件向外传导的热量就越多，造成的测量误差就越大，因此应该把感温元件的外露部分用保温材料包起来以提高其温度，减小导热误差。
（2）感温元件应逆着介质流动方向倾斜安装，至少应正交，切不可顺流安装。
（3）感温元件应有足够的插入深度。实践证明，随着感温元件插入深度的增加，由于导热而造成的误差将减小。对于直径太小的管道，应考虑加装扩大管。对于各类玻璃液体温度计在公称直径Dg＜50mm的管道上安装时或普通热电偶、普通热电阻和双金属片式温度计在Dg＜80mm的管道上安装时，均应采用扩大管。而对于压力式温度计，因为温包长度规格很多，且不统一，因此到底工艺管道多大需加扩大管，只能视具体使用的温度计来确定，主要以整个温包浸没在被测介质中为符合要求。
（4）感温元件应与被测介质充分接触，以增大放热系数，减小误差。为此，感温元件的感温点应处于管道流速大的地方（一般在管道中心）
（5）为减小向外的热损失，应使测温管或保护管的壁厚和外径尽量小一些。同时要求测温或保护管材料的导热系数要小一些（但这会增中热阻，使动态测量误差增大）。
另外，在感温元件安装于负压管道（如烟道）中时，应注意密封，以免外界冷空气袭入而降低测量指示值。
2、应用实例分析，在管道中流过压力为2.9×10Pa、温度为286℃的过热蒸汽。管道内径为100mm，流速为30 ~ 35m/s. 采用热电偶作为感温元件，按五种方案测温。在方案A中，热电偶逆着气流方向沿管道中心插得很深，热电偶外露部分很短，且在安装部位有很厚的保温层，这种方案的测量误差接近于零。方案B将热电偶插到管道中心，外露部分包有保温层，其测量误差为-1℃。方案C与方案B不同之处是热电偶保护管道直径及壁厚较大，插入深度超过管道中心，其误差为-15℃。在方案E中，热电偶安装部位的管道没有保温层，而且热电偶外露部分较长，插入的深度双没方案A那样长，因此测量误差很大，达45℃。
通过上例说明，在测量管道中流体的温度时，如果按着前面提出的原则来安装感温元件，测量误差是可以大大减小的。但对于高温、高压、在管径、高流速的蒸汽管道，就不能要求将热电偶插入到管道中心，否则会因悬壁过长（＞30mm），就能满足测量精度的要求。