化工仪表使用与维护 热电偶温度计 热电偶温度计.doc

PAGE 5 教学内容 热电偶温度计 教学目的 1、掌握热电偶的组成； 2、掌握补偿导线的选用情况 3、掌握冷端温度补偿的相关知识 教学重点 补偿导线的选取、冷端温度的补偿 教学难点 冷端温度补偿 建议学时 1 教学教具 多媒体教学系统 教学方法 使用多媒体教学方法讲授（PPT） 板书设计 黑字加粗部分为板书。 教学过程 课程导入 主要内容 这节课主要带领大家学习热电偶温度计的相关知识。 详细内容及要求 热电偶温度计是以热电效应为基础的测温仪表。 热电偶温度计由三部分组成：热电偶；测量仪表；连接热电偶和测量仪表的导线。 一、热电偶 热电现象及测温原理 图3-57 热电偶原理及电路图 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。也就是说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。 插入第三种导线的问题 利用热电偶测量温度时，必须要用某些仪表来测量热电势的数值，见下图。 将式（3-73）、式（3-74）代入式（3-72） 说明：在热电偶回路中接入第三种金属导线对原热电偶所产生的热电势数值并无影响。不过必须保证引入线两端的温度相同。 3、常用热电偶的种类 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。 热电偶的结构 A、普通型热电偶 热电极、绝缘管、保护套管、接线盒 B、铠装热电偶 由金属套管、绝缘材料（氧化镁粉）、热电偶丝一起经过复合拉伸成型，然后将端部偶丝焊接成光滑球状结构。 优点：反应速度快、使用方便、可弯曲、气密性好、不怕振、耐高压等。 C、表面型热电偶 专门用来测量物体表面温度的一种特殊热电偶。 优点：反应速度极快、热惯性极小。 D、快速热电偶 测量高温熔融物体一种专用热电偶。 注意：热电偶的结构形式可根据它的用途和安装位置来确定。在热电偶选型时，要注意三个方面：热电极的材料；保护套管的结构，材料及耐压强度；保护套管的插入深度。 二、补偿导线的选用 1、原因：采用一种专用导线，将热电偶的冷端延伸出来，这既能保证热电偶冷端温度保持不变，又经济。 它也是由两种不同性质的金属材料制成，在一定温度范围内（0～100℃）与所连接的热电偶具有相同的热电特性，其材料又是廉价金属。见左图。 2、常用补偿导线 在使用热电偶补偿导线时，要注意型号相配。 2、热电现象 两种不同的金属，它们的自由电子密度不同。假设金属A中的自由电子密度大于金属B中的自由电子密度。当两种金属接触时，交界处就会产生电子的扩散，电子从A扩散到B多于从B扩散到A。这种扩散作用不会无限制的进行，因为接触面两侧产生的偶电层方向是A到B，主要是阻止电子的自由扩散。这样最终达到平衡，形成的电动势是接触电动势。 注意：1、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；2、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；3、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（也就是说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）。 三、冷端温度补偿 在应用热电偶测温时，只有将冷端温度保持为０℃，或者是进行一定的修正才能得出准确的测量结果。这样做，就称为热电偶的冷端温度补偿。一般采用下述几种方法。 （1）冷端温度保持为０℃的方法 （2）冷端温度修正方法 在实际生产中，冷端温度往往不是0℃，而是某一温度t1，这就引起测量误差。因此，必须对冷端温度进行修正。 （3）校正仪表零点法 若采用测温元件为热电偶时，要使测温时指示值不偏低，可预先将仪表指针调整到相当于室温的数值上。 （4）补偿电桥法 利用不平衡电桥产生的电势，来补偿热电偶因冷端温度变化而引起的热电势变化值。 （5）补偿热电偶法　 在实际生产中，为了节省补偿导线和投资费用，常用多支热电偶而配用一台测温仪表。 教学小结 这节课讲解了热电偶温度计的相关知识。 参阅教材 化工仪表及自动化 厉玉鸣主编 化学工业出版社 作业 P105 90题 教学后记 掌握情况良好