过程检测及仪表教学课件作者丁炜第5章.ppt

第５章　温度检测及仪表 5.1　温度与温标 5.2 热电偶温度仪表 5.3 电阻式测温仪表 5.4 非接触式测温 5.5 温度检测仪表的选用 技能训练7 技能训练8 5.1 温度与温标 温度是人类最早进行检测和研究的物理量，同时也是工业生产过程中最普遍、最重要的操作参数之一。温度单位是国际单位制（ＳＩ）七个基本单位之一，物体的许多物理现象和化学性质都与温度有关，许多生产过程都是在一定温度范围内进行的。例如精馏塔即利用混合物中各组分沸点不同实现组分分离，对塔釜、塔顶温度都必须按工艺要求分别控制在一定数值范围内，否则产品质量不合格。在水合反应中，温度是关键的控制指标之一。因此，温度的检测是人们经常遇到的问题。 温度的检测是根据传感器或敏感元件进行的。本章在简单介绍温度与温标的基础上，重点介绍热电偶、热电阻、热敏电阻、非接触式测温等测温仪表及测量方法。 5.1 温度与温标 5.1.1温度的概念 温度是表征物体或系统冷热程度的物理量。从微观来说，温度反映了系统内分子做无规则热运动平均动能的大小。因为系统内的分子处于不断运动的状态，分子的平均动能越大，其温度越高；分子的平均动能越小，其温度也就越低。也就是说，一个系统所具有的平均动能的多少，决定了它的温度高低。 温度定义的本身并没有提供判断温度高低的数值标准。虽然人们有时可以通过自身的感觉用烫、热、温、凉、冷、冰冷等来形容冷热的程度，但是只凭主观感觉来判断温度的方法既不科学，也无法定量，而且容易出现差错。例如，常有人未加思索地认为处于同一环境的铁块和棉布的温度不一样。实际上，铁块和棉布的温度是完全相同的，仅仅是由于铁比棉布传热快，所以造成了这种错觉。为此，物体的温度通常是用专门的仪器进行测量的。 5.1 温度与温标 温度不能直接加以测量，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冷热程度不同而变化的特性来加以间接的测量。任意两个冷热程度不同的物体相接触，必然要发生热交换现象，热量将由受热程度高的物体传到受热程度低的物体，直到两物体的冷热程度完全一致，即系统达到热平衡状态为止。利用这一原理，可以选择某一物体与被测物体相接触进行热交换，当系统达到热平衡状态时，可以通过测量物体的某一变化物理量（例如液体的体积、导体的电阻等），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来进行非接触测量。 5.1 温度与温标 5.1.2 温标 用来量度物体温度高低的标尺叫做温度标尺，简称“温标”，是一种用数值来表示温度的方法。它规定了温度的读数起点（零点）和测量温度的基本单位。各种温度的刻度数值均由温标确定。温标的种类很多，目前国际上用得较多的温标有摄氏温标、华氏温标、热力学温标和国际实用温标。 １．摄氏温标 摄氏温标是根据液体（水银）受热后体积膨胀的性质建立起来的。摄氏温标规定在标准大气压下纯水的冰融点为０℃，水沸点为１００℃，在０℃～１００℃分成１００等份，每一等份为１摄氏度，单位符号为℃。温度变量记作狋。 5.1 温度与温标 ２．华氏温标 华氏温标也是根据液体（水银）受热后体积膨胀的性质建立起来的。华氏温标规定在标准大气压下纯水的冰融点为３２℃，水沸点为２１２℃，中间１８０等份，每一等份为１华氏度，单位符号为℉。温度变量记作 。 5.1 温度与温标 可见，用不同的温标所确定的同一温度的数值大小是不同的。利用上述两种温标测得的温度数值，与所采用的选择物体的物理性质（如水银的纯度）及玻璃管材料等因素有关，因此不能严格保证世界各国所采用的基本测温单位完全一致。 ３．热力学温标 热力学温标又称开氏温标，是以热力学第二定律为基础的理论温标，与物体任何物理性质无关，被国际权度大会采纳为国际统一的基本温标。单位符号为Ｋ，温度变量记作犜。热力学温标规定分子运动停止时的温度为绝对零度，因此它又称为绝对温标。 5.1 温度与温标 ４．国际实用温标 国际实用温标是用来复现热力学温标的。自１９２７年建立国际实用温标以来，随着社会生产及科学技术的进步，温标的复现也在不断发展，约每２０年对温标作一次较大的修改或更新。根据第１８届国际计量大会（ＣＧＰＭ）的决议，自１９９０年１月１日起在全世界范围内实行“１９９０年国际温标（ＩＴＳ—１９９０）”，以此代替多年使用的“１９６８年国际实用温标（ＩＰＴＳ—１９６８）”和“１９７６年０．５～３０Ｋ暂行温标（ＥＰＴ—１９７６）”。我国于１９９４年１月１日起全面实施１９９０年国际温标。 5.1 温度与温标 热力学温标是基本物理量，其单位为开尔文（Ｋ），温标单位大小定义为水三相点的热力学温度的１／２７３．１６。１９９０年国际温标（ＩＴＳ—１９９０）同时定义国际开尔文温度（变量符号为 ）和国际摄氏温度（变量符号为 ）。虽然水三相点的