2温度检测

2.2常用测温仪表
2.2.1膨胀式温度计
（1）液体膨胀式温度计
2）玻璃管液体温度计的分类
玻璃管液体温度计按工作液体的不同可分为 水银液位计、酒精液位计和甲苯液位计等。 3）玻璃管液体温度计的使用
2.2常用测温仪表
2.2.1膨胀式温度计
（2）固体膨胀式温度计
1）双金属温度计组成原理
双金属温度计中的感温元件是用两片线膨 胀系数不同的金属片叠焊在一起而制成的。 温度越高产生的线膨胀长度差就越大， 因而引起弯曲的角度就越大。双金属温 度计就是基于这一原理而制成的
分 类
2.1 概述
2.1.2 温度测量
（2）非接触式测温 非接触式测温是利用热辐射或热 对流实现热交换，从而进行温度 测量的。测温元件不与被测介质 直接接触，测温范围很广，不受 测温上限的限制，也不会破坏被 测物体的温度场，反应速度快， 可用来测量运动物体的表面温度。 但受发射物体的发射率、测量距 离、烟尘和水气等外界因素的影 响，测量精度较低。
2.2常用测温仪表
2.2.1膨胀式温度计
（2）固体膨胀式温度计 当温度变化时，双金属片1产生弯曲，且与 调节螺钉相接触，使电路接通，信号灯4便发 亮。如以继电器代替信号灯便可以用来控制 热源（如电热丝）而成为双金属位式温度控 制器。温度的控制范围可通过改变调节螺钉2 与双金属片1之间的距离来调整。若以电铃代 替信号灯便可以作为另一种双金属温度信号 报警器。
温度检测
主讲人： 高娟
学习目标
能力目标： ●能掌握温度检测系统的构成 ●能熟悉离子膜烧碱生产工艺 流程，全面掌握设计意图，明 确生产工作任务的要求 ●能熟悉离子膜烧碱一次盐水 制备的工艺过程 ●能掌握一次盐水配水罐的温 度控制要求 ●能正确使用温度检测仪表 ●能正确识读带控制点的工艺 流程图 知识目标： ●了解温度测量的方法及测温仪 表的分类 ●掌握常用测温仪表的种类及工 作原理 ●掌握测温仪表的选用原则及安 装方式 ●掌握测温仪表的故障判断及仪 表的维护 ●了解自动控制系统 ●掌握过程控制中文字代号和图 形符号
接触电势形成的过程
2.2常用测温仪表
2.2.3 热电偶传感器
2）热电效应 当A、B两种材料确定后，接触电势的大小只与接触端面的温度t 和t0有关。同种金属材料中，由于两焊点温度不同所产生的温差电 势极小，可忽略不计。 设A、B两种金属的自由电子密度NA>NB，焊接点温度t>t0，则热电 偶产生的热电势为： EAB（t，t0）= EAB（t） - EAB（t0）
2.2常用测温仪表
2.2.3 热电偶传感器
（3）常用热电偶
热电偶名称 铂铑30-铂铑6 适用范围 氧化性或中性介质 特点
高温时热电特性很稳定，测量准确，但其产 生的热电势小，价格贵，低温时热电势极 小，当冷端温度在40℃以下使用时，可不进 行冷端温度补偿。可作基准热电偶。
高温时性能稳定，不易氧化；有较好的化学 稳定性；测量准确，线性较差，价格较贵， 适于作基准热电偶或精密温度测量。 该热电偶线性好，灵敏度高，测温范围较 广，价格便宜，在工业生产中应用广泛。
热电偶温度计测温系统示意图
1—热电偶；2—导线；3—测量仪表
2.2常用测温仪表
2.2.3 热电偶传感器
2）热电效应 两种不同的金属，由于其自由 电子的密度不同，当不同的金 属相互接触时，在其接触端面 上，会产生自由电子的扩散运 动，从而在交界面上产生静电 场，静电场的存在，阻止了扩 散的进一步进行，最终使扩散 与反扩散达到动态平衡。
2.1 概述
2.1.2 温度测量
分 类
接触式测温 非接触式测温
（1）接触式测温 两个冷热程度不同的物体相接触时，必然产生热交换现象， 直至两物体的冷热程度一致，达到热平衡时为止。接触式 测温就是根据这一原理进行温度测量的。
2.1 概述
2.1.2 温度测量
（1）接触式测温 液体膨胀式温度计 固体膨胀式温度计 压力式温度计 热电阻温度计 热电偶温度计
无关。只要测出热电势的大小，就能知道被测温
度的高低，这就是热电偶的测温原理。
2.2常用测温仪表
2.2.3 热电偶传感器
注意
• 如果组成热电偶回路的两种导体材料相同，则无论两接点温 度如何，闭合回路的总热电势为零； • 如果热电偶两接点温度相同，尽管两导体材料不同，闭合回 路的总热电势也为零；
• 热电偶产生的热电势除了与两接点处的温度有关外，还与热 电极的材料有关。
2.2常用测温仪表
2.2.3 热电偶传感器
2）热电效应 EAB（t，t0）= EAB（t） - EAB（t0）
当冷端温度t0恒定时，EAB（t0）ຫໍສະໝຸດ Baidu一常数，此
时，热电势EAB（t，t0）就为热端温度t的单值函 数，当构成热电偶的热电极材料均匀时，热电势 只与工作端温度t有关，而与热电偶的长短及粗细
2.2常用测温仪表
2.2.1膨胀式温度计
（2）固体膨胀式温度计 2）双金属温度计的特点 双金属温度计结构简单、耐振动、耐 冲击、使用方便、维护容易、价格低廉， 适用于振动较大场合的温度测量。目前 国产双金属温度计的使用温度范围为80～+100℃，精度为1.0，1.5和2.5级， 型号为WSS。
2.2常用测温仪表
热电偶根据热电效应原理进行测量的。是化工生产中最常用的 温度检测元件之一，可直接与被测对象接触，不受中间介质的影响， 测量精度高。常用的热电偶可从-50℃～1600℃连续测量液体、蒸汽 和气体介质以及固体表面温度，某些特殊热电偶最低可测量-269℃ （如金铁-镍铬），最高可达2800℃（如钨-铼）。
基本内容
1 ☆概述 ☆常用测温仪表 2 ☆温度仪表的使用 ☆工业应用案例-离子膜烧碱生产一次 盐水制备中配水罐温度的检测 3 ☆简单控制系统 ☆识读仪表工程图
2.1 概述
2.1.1 温度
温度是表征物体冷热程度的物理量
温度定义本身并没有提供衡量温度高低的数值标准，因此 温度不能直接测量，只能借助于冷热不同的物体之间的热交 换，以及物体的某些物理性质随温度的变化而变化的特性间 接测量。当用以测温的选择物体与被测物体温度达到相等时， 通过测量选择物体的某一物理量（如液体的体积、导体的电 阻等），便可以定量得出被测物体的温度数值。也可以利用 热辐射原理或光学原理等进行非接触测量。
• 结论：不同热电极材料制成的热电偶在相同温度下产生的热 电势是不同的。
2.2常用测温仪表
2.2.3 热电偶传感器
（2）热电偶的基本定律
均质导体定律
中间导体定律 中间温度定律
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2.2.3 热电偶传感器
（2）热电偶的基本定律
…
1）均质导体定律
两种均质金属组成的热电偶， 其热电势大小与热电极直径、 长度及沿热电极长度上的温度 分布无关，只与热电极材料和 两端温度差有关。 如果热电极材质不均匀，则 当热电极上各处温度不同时， 将产生附加热电势，造成无法 估计的测量误差。因此，热电 极材料的均匀性是衡量热电偶 质量的重要指标之一。
图2-4 热电偶示意图
2.2常用测温仪表
2.2.3 热电偶传感器
2）热电效应 热电效应：只要两 个焊接点的温度不相 等，闭合回路中就会 有热电势产生。 热电偶就是根据热 电效应原理进行温度 测量的。
2.2常用测温仪表
2.2.3 热电偶传感器
2）热电效应 热电效应：只要两 个焊接点的温度不相 等，闭合回路中就会 有热电势产生。 热电偶就是根据热 电效应原理进行温度 测量的。
2.2.2压力式温度计
定义 应用压力随温度的变化来测温的仪表。 是根据在封闭系统中的液体、气体或 低沸点液体的饱和蒸汽受热后体积膨胀或 压力变化这一原理而制成的，并用压力表 来测量这种变化，从而测得温度。 温包 毛细管 弹簧管
原理
结构
2.2常用测温仪表
2.2.3 热电偶传感器
热电偶温度传感器将被测温度转化为毫伏（mv）级热电势信号输 出。热电偶温度传感器通过连接导线与显示仪表（如电测仪表）相连 组成测温系统，实现远距离温度自动测量、显示或记录、报警及温度 控制等。 （1）热电偶及其测温原理
2.2常用测温仪表
2.2.3 热电偶传感器
（3）常用热电偶
工 业 上 对 热 电 极 材 料 的 要 求
温度每增加１℃时所能产生的热电势要大，而且热电 势与温度应尽可能成线性关系；
物理稳定性要高；
化学稳定性要高； 材料组织要均匀，要有韧性，便于加工成丝；复现性 好，便于成批生产，而且在应用上也可保证良好的互换 性。
铂铑10-铂
氧化性或中性介质
氧化性或中性介质 500℃以下低温范围 还原性介质
镍铬-镍硅
镍铬-铜镍
中性介质或还原性介质 中；测量中、低温
灵敏度高，价格便宜，低温时性能稳定
2.2常用测温仪表
2.2.3 热电偶传感器
（4）热电偶的结构形式 1）热电偶温度传感器的基本组成
1-热电极 2-绝缘套管
3-保护管
2.2常用测温仪表
2.2.3 热电偶传感器
（2）热电偶的基本定律 2）中间导体定律 热电偶回路断开接入第三 种导体C，若导体C两端温 度相同，则回路热电势不 变，这为热电势的测量 （接入测量仪表，即第三 导体）奠定了理论基础。
2.2常用测温仪表
2.2.3 热电偶传感器
（2）热电偶的基本定律
3）中间温度定律
2.2常用测温仪表
2.2.3 热电偶传感器
（4）热电偶的结构形式 1）热电偶温度传感器的基本组成 绝缘套管 用于防止两根热电极短路。 绝缘材料主要根据测温范围及绝缘性能要 求来选择，通常用石英管、瓷管、纯氧化 铝管等。
2.2常用测温仪表
2.2.3 热电偶传感器
（4）热电偶的结构形式 1）热电偶温度传感器的基本组成 保护套管 用于保护热电极，使其免受化学侵蚀和机 械损伤，确保测温准确、延长使用寿命。 常用材料有铜或铜合金、20#碳钢、 1Cr18Ni9Ti不锈钢及石英等。
热电偶在接点温度为T、T0 时的热电势等于该热电偶 在接点温度为T、Tn和Tn、 T0时相应热电势的代数和。
E AB (T，T0 ) E AB (T，Tn )＋E AB (Tn，T0 )
若T0＝0℃，则有
E AB (T， 0) E AB (T，Tn )＋E AB (Tn， 0)
例 题
今用一只镍铬-镍硅热电偶，测量小氮肥厂中转化炉的温 度，已知热电偶工作端温度为800℃，自由端（冷端）温 度为30℃，求热电偶产生的热电势E（800，30）。 某支铂铑10-铂热电偶在工作时，自由端温度t0=30℃，测 得热电势E（t，t0)=14.195mV。 求被测介质的实际温度。
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2.2.3 热电偶传感器
（3）常用热电偶 2）标准热电偶
表2-1 标准热电偶
热电偶名称 铂铑30-铂铑6 铂铑10-铂 镍铬-镍硅 镍铬-铜镍 铁-铜镍 铜-铜镍 代号 WRR WRP WRN WRE WRF WRC B S K E J T 分度号 新 旧 LL-2 LB-3 EU-2 CK 热电极材料 正热电极 铂铑30合金 铂铑10合金 镍铬合金 镍铬合金 铁 铜 负热电极 铂铑6合金 纯铂 镍硅合金 铜镍合金 铜镍合金 铜镍合金 测温范围/℃ 长期使用 300～1600 -20～1300 -50～1000 -40～800 -40～700 -400～300 短期使用 1800 1600 1200 900 750 350
2.2常用测温仪表
2.2.3 热电偶传感器
1）热电偶
冷端
热电偶是A、B两种不同的 导体焊接而成。焊接的一 端臵于温度为t的被测介质 中，感受被测温度，称为 工作端或热端；另一端放 基本结构 在温度为t0的恒定温度下， 称为自由端或冷端。导体A、 B称为热电极，这两种不同 导体的组合就称为热电偶。
热端
分 类
辐射高温计 光学高温计
2.2常用测温仪表
2.2.1膨胀式温度计
原理：是基于物体受热时体积膨胀的性质而制成的。 （1）液体膨胀式温度计 基于液体的热胀冷缩特性来制造的温度计即液体膨胀式温度计， 通常液体盛放于玻璃管之中，又称玻璃管液体温度计。 1）玻璃管液体温度计组成原理 玻璃管液体温度计由感温泡（也称玻璃温包）、工作液 体、毛细管、刻度标尺及膨胀室等组成。
4-接线盒
2.2常用测温仪表
2.2.3 热电偶传感器
（4）热电偶的结构形式 1）热电偶温度传感器的基本组成 热电极
直径由材料的价格、机械强度、电导率、使用条 件和测量范围决定。
贵金属：0.3～0.65mm；普通金属：0.5～3.2mm。 其长度由安装条件及插入深度而定，一般为350～ 2000mm。