实验传热学测量理论.ppt

实验传热学学测量理量理论CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 第二部分：测量理论第二部分：测量理论-主要内容主要内容q热工测量基础知识介绍q热流测量q温度测量q流量、压力及速度测量q测量误差及不确定度分析2 2CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 测量基础知识介绍测量基础知识介绍在工程领域，科学实验、产品开发、生产监督、质量控制等，都离不开测试技术。

测试技术应用涉及到航天、机械、电力、石化和海洋运输等每一个工程领域 3 3CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 测量基础知识介绍测量基础知识介绍曹冲称象方法：方法：比较法比较法 ；；装置：装置：船、石头、小秤船、石头、小秤 ；；     检查检查、、测量测量，从而得到，从而得到定性定性、、定量定量的结果4 4CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 热工测量基础知识介绍热工测量基础知识介绍测量的意义：Ø测量过程是采集和表达被测物理量，同时与标准作比较Ø测量是人类对自然界的客观事物取得数量观念的一种认识过程5 5CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 热工测量基础知识介绍热工测量基础知识介绍国际单位制(SI)：由7个基本单位、2个辅助单位和19个具有专门名称的导出单位所组成。

所有单位都各有一个主单位和十进倍数（十进分数）的词头组成7个基本单位：Ø长度单位——米(m)；Ø质量单位——千克(kg)；Ø时间单位——秒(s)；Ø电流强度单位——安[培](A)；Ø热力学温度单位——开[尔文](K)；Ø物质的量的单位——摩[尔](mol]；Ø发光强度单位——坎[德拉]（cd）6 6CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 测量的基本方程式： X = aU 式中， X —— 被测量 U —— 标准量（即选用的测量单位） a —— 被测量与标准量的数字比值热工测量基础知识介绍热工测量基础知识介绍测量方法测量方法测量单位测量单位测量工具测量工具测量过程的三要素：7 7CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 测量方法的分类（按测量结果产生的方式分）：测量方法的分类（按测量结果产生的方式分）：Ø直直接接测测量量法法：：使使被被测测量量直直接接与与选选用用的的标标准准量量进进行行比比较较，，或或者者预预先先标标定定好好了了的的测测量量仪仪表表进进行行测测量量，，从从而而直直接接求求得得被被测量数值的测量方法。

测量数值的测量方法Ø间间接接测测量量法法：：通通过过直直接接测测量量与与被被测测量量有有某某种种确确定定函函数数关关系系的的其其它它各各个个变变量量，，然然后后将将所所测测得得的的数数值值代代入入函函数数关关系系进进行计算，从而求得被测量数值的方法行计算，从而求得被测量数值的方法热工测量基础知识介绍热工测量基础知识介绍8 8CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 1. 测量系统的组成测量系统的组成 测测量量系系统统由由四四个个基基本本环环节节组组成成：：传传感感器器、、变变换换器器或或变送器、传输通道和显示装置变送器、传输通道和显示装置传感器变换器传输通道显示装置被测量被测量测量值测量值测量系统的组成及其功能测量系统的组成及其功能热工测量基础知识介绍热工测量基础知识介绍9 9CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 热工测量基础知识介绍热工测量基础知识介绍2. 2. 测量环节的功能测量环节的功能Ø传感器（敏感元件）传感器（敏感元件）是测量系统直接与被测对象发生联系的部分。

是测量系统直接与被测对象发生联系的部分Ø变换器（变送器）变换器（变送器）是是传传感感器器和和显显示示装装置置中中间间的的部部分分，，它它是是将将传传感感器器输输出出的的信信号号变变换换成成显显示示装装置置易易于于接接收收的的部部件件比比如如：：电电阻阻应应变变片片在在工工作作时时发发出出的的信信号号是是电电阻阻的的变变化化值值，，它它通通过过电电桥桥变变成成电电压压信信号号，，再再由由直直流流电电表表来来显显示示当当敏敏感感元元件件发发出出的的信信号号过过小小（（或或过过大大））时时，，变变换换器器应应将将信信号号进进行行放放大大（（或或衰衰减减）），，使使之之成成为为能能被被显显示示装装置置所所接接受的信号受的信号1010CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 热工测量基础知识介绍热工测量基础知识介绍2. 2. 测量环节的功能测量环节的功能Ø显示装置显示装置是测量系统直接与观测者发生联系的部分。

是测量系统直接与观测者发生联系的部分Ø传输通道传输通道是仪表各环节间输入、输出信号的连接部分分为电线、光导纤维和管路等是仪表各环节间输入、输出信号的连接部分分为电线、光导纤维和管路等1111CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 热工测量基础知识介绍热工测量基础知识介绍量程范围：量程范围：Ø仪仪表表能能够够测测量量的的最最大大输输入入量量与与最最小小输输入入量量之之间间的的范范围围称称作作仪仪表表的量程范围，简称量程；的量程范围，简称量程；Ø在数值上等于仪表上限值与下限值的代数差之绝对值；在数值上等于仪表上限值与下限值的代数差之绝对值；Ø选用仪表时，首先要估计被测量，使被测量最好落在仪表的选用仪表时，首先要估计被测量，使被测量最好落在仪表的2/32/3量程附近。

量程附近测量仪表的基本技术指标测量仪表的基本技术指标1212CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 热工测量基础知识介绍热工测量基础知识介绍测量仪表的基本技术指标测量仪表的基本技术指标Ø仪表的示值误差：仪表的示值误差：它表征仪表各个指示值的准确程度，常用示值的绝对误差它表征仪表各个指示值的准确程度，常用示值的绝对误差δδ和示值和示值的相对误差的相对误差γγ表示若仪表的指示值为表示若仪表的指示值为x，被测参数的真值为，被测参数的真值为μμ, ,则则 例如：温度计测量：炉子温度：示值为例如：温度计测量：炉子温度：示值为16451645，真实温度为，真实温度为16501650，示值绝，示值绝对误差为对误差为-5-5，相对误，相对误 差差-5/1650*100%=-0.3%;-5/1650*100%=-0.3%;水温：水温：100100，同样有，同样有-5-5示值绝对误差，但其相对误差有示值绝对误差，但其相对误差有-5%-5%。

显示后者示值相对误差大得多，说明后者的测量准确度要低得多显示后者示值相对误差大得多，说明后者的测量准确度要低得多1313CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 热工测量基础知识介绍热工测量基础知识介绍测量仪表的基本技术指标测量仪表的基本技术指标Ø仪表的基本误差：仪表的基本误差：在规定的工作条件下，仪表量程范围内各示值误差中的绝对值最大在规定的工作条件下，仪表量程范围内各示值误差中的绝对值最大者称为仪表的基本误差者称为仪表的基本误差δδj j 超出正常工作条件引起的误差称为仪表的附加误差超出正常工作条件引起的误差称为仪表的附加误差1414CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 热工测量基础知识介绍热工测量基础知识介绍测量仪表的基本技术指标测量仪表的基本技术指标Ø仪表的引用误差：仪表的引用误差：为仪表示值的绝对误差与该仪表量程为仪表示值的绝对误差与该仪表量程A A 之比之比。

仪表量程范围内，示值误差中绝对值最大值与量程之比，称为最大引用误差仪表量程范围内，示值误差中绝对值最大值与量程之比，称为最大引用误差即即1515CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 热工测量基础知识介绍热工测量基础知识介绍测量仪表的基本技术指标测量仪表的基本技术指标Ø仪表的允许误差：仪表的允许误差：表示对测量仪表所允许的误差界限，即出厂的仪表都要保证基本误表示对测量仪表所允许的误差界限，即出厂的仪表都要保证基本误差不超过某一限值，此限值称为仪表的允许误差（或称基本误差限）差不超过某一限值，此限值称为仪表的允许误差（或称基本误差限），用，用 表示。

表示 1616CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 热工测量基础知识介绍热工测量基础知识介绍测量仪表的基本技术指标测量仪表的基本技术指标Ø仪表的精度：仪表的精度：是指测量某物理量时，测量值与真值的附和程度，即是指测量某物理量时，测量值与真值的附和程度，即 是指仪表最大引用误差表示的允许误差去掉百分号后余下的数字称是指仪表最大引用误差表示的允许误差去掉百分号后余下的数字称为仪表的精度等级为仪表的精度等级举例：某压力表量程是举例：某压力表量程是10MPa，测量值的误差不允许超过，则仪表的精，测量值的误差不允许超过，则仪表的精度为：度为： γmax=（（0.02/10) ×100%=0.2%则该仪表的精度等级为级。

则该仪表的精度等级为级1717CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 热工测量基础知识介绍热工测量基础知识介绍测量仪表的基本技术指标测量仪表的基本技术指标Ø仪表的灵敏度：仪表的灵敏度：在稳定情况下，仪表输出变化量在稳定情况下，仪表输出变化量△△L L与引起此变化的输入量的变化量与引起此变化的输入量的变化量△△X Xb b之比值，定义为仪表的灵敏度，用之比值，定义为仪表的灵敏度，用S S表示，即表示，即 问：某测量范围是问：某测量范围是0～～100MPa的压力表，其满量程时指针转角为的压力表，其满量程时指针转角为270度，度，        它的灵敏度是多少？它的灵敏度是多少？度度/MPa1818CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 热工测量基础知识介绍热工测量基础知识介绍测量仪表的基本技术指标测量仪表的基本技术指标Ø零点零点和灵敏度和灵敏度漂移漂移: :在传感器的漂移是指在外界的干扰下，输出量发生与输入量无关的、在传感器的漂移是指在外界的干扰下，输出量发生与输入量无关的、不需要的变化。

漂移包括不需要的变化漂移包括零点漂移零点漂移和和灵敏度漂移灵敏度漂移等 1919CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 热流测量热流测量对于热流的测量的方法多种多样，其与研究的对象有关，即与热流的输入输对于热流的测量的方法多种多样，其与研究的对象有关，即与热流的输入输出有关，但解剖来分析，无非是导热、对流、辐射这三种传热现象的组合出有关，但解剖来分析，无非是导热、对流、辐射这三种传热现象的组合导热系数导热系数导热，有稳态导热和非稳态导热之分，在稳态导热工况下导热系数，计算中导热，有稳态导热和非稳态导热之分，在稳态导热工况下导热系数，计算中的热量通常是用附加于电加热器上的电功率来衡量。

这种电加热器须保证热的热量通常是用附加于电加热器上的电功率来衡量这种电加热器须保证热流沿试样一个方向均匀分布，即可成为一维的热流传递这就要求在布置测流沿试样一个方向均匀分布，即可成为一维的热流传递这就要求在布置测试系统时，对系统要作其它方向的绝热，如下图所示根据热量和两侧的温试系统时，对系统要作其它方向的绝热，如下图所示根据热量和两侧的温差，利用差，利用傅里叶导热定律傅里叶导热定律求得被测材料的导热系数求得被测材料的导热系数2020CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 热流测量热流测量另一类测量方法称之为稳态比较法，热流须由与之导热系数的标准试样来确另一类测量方法称之为稳态比较法，热流须由与之导热系数的标准试样来确定，其系统如下图所示。

定，其系统如下图所示2121CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 热流测量热流测量另一类测量方法称之为稳态比较法，热流须由与之导热系数的标准试样来确另一类测量方法称之为稳态比较法，热流须由与之导热系数的标准试样来确定，其系统如下图所示定，其系统如下图所示Φ=λ0/δ0 (t01-t02)F0                                             式中右边均为已知数，就很容易计算出流过的热量得出了热流，则就可以式中右边均为已知数，就很容易计算出流过的热量得出了热流，则就可以用付利叶定律计算出被测件的导热系数用付利叶定律计算出被测件的导热系数2222CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 热流测量热流测量对于非稳态法，由于不能测量热流，因此，可采用测量若干个计算点的温度对于非稳态法，由于不能测量热流，因此，可采用测量若干个计算点的温度随时间的变化。

对于准稳态工况、小毕渥数随时间的变化对于准稳态工况、小毕渥数BiBi时，被测样件的温度实际上沿时，被测样件的温度实际上沿整个体积是不变的，因而热流可用下式求得：整个体积是不变的，因而热流可用下式求得： Ф=GCp: :被测试样的冷却速率被测试样的冷却速率( (或加热速率或加热速率) )如果小毕渥数的条件不满足，那么，上式中就要引入沿整个体积平均积分温度如果小毕渥数的条件不满足，那么，上式中就要引入沿整个体积平均积分温度值对于简单几何形状的物体，可求出真实温度值与该物体平均积分温度相符值对于简单几何形状的物体，可求出真实温度值与该物体平均积分温度相符合的点之坐标，只要对该点进行温度测量，那么就可由上式求出合的点之坐标，只要对该点进行温度测量，那么就可由上式求出ФФ2323CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 热流测量热流测量在对流换热的情况下，流体与加热方式有关，可以采用与上导热公式相类似在对流换热的情况下，流体与加热方式有关，可以采用与上导热公式相类似的关系式加以确定。

如果表面用电加热方式，则不难求得其电功率供电的的关系式加以确定如果表面用电加热方式，则不难求得其电功率供电的方式有两种，其一为低电压大电流的直流电，其二可直接用市售交流电进行方式有两种，其一为低电压大电流的直流电，其二可直接用市售交流电进行加热对于在圆管内的液体流动，只要知道了管壁材料的导热系数，管长、加热对于在圆管内的液体流动，只要知道了管壁材料的导热系数，管长、管子内外径，即可求得热流在管壁无纵向导热的情况下，可用下式计算：管子内外径，即可求得热流在管壁无纵向导热的情况下，可用下式计算：可用上式计算出热流的局部值用上式计算式，必须已知管子的导热系数和可用上式计算出热流的局部值用上式计算式，必须已知管子的导热系数和温度变化规律此外，为了较正确的测得圆管壁厚度的温差，要求管壁厚度温度变化规律此外，为了较正确的测得圆管壁厚度的温差，要求管壁厚度较厚一点，因此在有的资料上介绍也叫厚壁管法或叫温度梯度法较厚一点，因此在有的资料上介绍也叫厚壁管法或叫温度梯度法2424CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 热流测量热流测量对于单项流体，热流还可以用焓差法来求得。

焓差法可以用于液体加热和冷却对于单项流体，热流还可以用焓差法来求得焓差法可以用于液体加热和冷却的情况在用蒸汽凝结的办法来加热表面时，热流可用下式进行计算的情况在用蒸汽凝结的办法来加热表面时，热流可用下式进行计算( (凝结法凝结法) )：：2525CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 温度测量温度测量第一节第一节 温度测量概述温度测量概述一、温度与温标一、温度与温标（一）温度（一）温度Ø温度是表征物体冷热程度的物理量温度是表征物体冷热程度的物理量Ø温度是描述系统不同自由度能量分布状况的物理量温度是描述系统不同自由度能量分布状况的物理量Ø温度是描述热平衡系统冷热程度的物理量温度是描述热平衡系统冷热程度的物理量（二）温标（二）温标Ø温标是温度数值化的标尺温标是温度数值化的标尺Ø它规定了温度的读数起点和测量温度的基本单位它规定了温度的读数起点和测量温度的基本单位Ø各种温度计的刻度数值均由温标确定各种温度计的刻度数值均由温标确定2626CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 温度测量温度测量第一节第一节 温度测量概述温度测量概述一、温度与温标一、温度与温标摄氏温标摄氏温标摄氏温标规定标准大气压下纯水的冰融点为摄氏温标规定标准大气压下纯水的冰融点为0度，水沸点为度，水沸点为100度，中间等分为度，中间等分为100格，每格为摄氏格，每格为摄氏1度，符号为度，符号为℃。

华氏温标华氏温标华氏温标规定标准大气压下纯水的冰融点为华氏温标规定标准大气压下纯水的冰融点为32度，水沸点为度，水沸点为212度，中间等分度，中间等分180格，每格为华氏格，每格为华氏1度，符号为度，符号为℉它与摄氏温标的关系为：它与摄氏温标的关系为：      2727CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 温度测量温度测量第一节第一节 温度测量概述温度测量概述一、温度与温标一、温度与温标 热力学温标热力学温标    热力学温标又称开氏温标（热力学温标又称开氏温标（K）或绝对温标，它规定分子运动）或绝对温标，它规定分子运动停止时的温度为绝对零度它建于热力学基础，体现出温度仅停止时的温度为绝对零度它建于热力学基础，体现出温度仅与热量有关而与测温物质的任何物理性质无关的理想温标，已与热量有关而与测温物质的任何物理性质无关的理想温标，已由国际权度大会采纳作为国际统一的基本温标。

由国际权度大会采纳作为国际统一的基本温标 2828CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 温度测量温度测量第一节第一节 温度测量概述温度测量概述一、温度与温标一、温度与温标    热力学中卡诺定理指出：热力学中卡诺定理指出：     一个理想的卡诺机，当它工作于温度为一个理想的卡诺机，当它工作于温度为T2的热源与温度为的热源与温度为T1的冷源之间，它从热源中吸收的热量的冷源之间，它从热源中吸收的热量Q2与向冷源中放出的热与向冷源中放出的热量量Q1，应遵循以下关系：，应遵循以下关系： 这就是建立热力学温标的物理基础如果指定了一个定点温这就是建立热力学温标的物理基础如果指定了一个定点温度数值，就可以通过热量比求得未知温度值度数值，就可以通过热量比求得未知温度值。

  2929CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 温度测量温度测量第一节第一节 温度测量概述温度测量概述一、温度与温标一、温度与温标国际温标国际温标Ø为为了了使使用用方方便便，，尽尽可可能能接接近近热热力力学学温温标标，，国国际际上上经经协协商商，，决决定定建建立立一一种种既既使使用用方方便便，，又又具具有有一一定定科科学学技技术术水水平平的的温温标标，，这这就是国际温标的由来就是国际温标的由来Ø在在1990年年国国际际温温标标中中指指出出，，热热力力学学温温标标是是基基本本物物理理量量单单位位开开尔尔文文，，符符号号为为K它它规规定定水水的的三三相相点点热热力力学学温温度度为为，，定定义义开开尔文一度等于水三相点热力学温度的尔文一度等于水三相点热力学温度的。

Ø在在ITS-90中中同同时时使使用用国国际际开开尔尔文文温温度度（（符符号号为为T90））和和国国际际摄氏温度（符号为摄氏温度（符号为t90），其关系为），其关系为t90 = T90 －－  3030CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 温度测量温度测量第一节第一节 温度测量概述温度测量概述一、温度与温标一、温度与温标3131CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 温度测量温度测量第一节第一节 温度测量概述温度测量概述一、温度的测量方法及测量仪表的分类一、温度的测量方法及测量仪表的分类Ø温温度度不不能能直直接接测测量量，，而而是是借借助助于于物物质质的的某某些些物物理理特特性性是是温温度度的的函函数数，，通通过过对对某某些些物物理理特特性性变变化化量量的的测测量量间间接地获得温度值。

接地获得温度值Ø根根据据温温度度测测量量仪仪表表地地使使用用方方式式，，通通常常可可分分类类为为接接触触法法与与非接触法非接触法两大类 接触式测温法是使感温元件直接与被测物体或直接与被测介质接触，感接触式测温法是使感温元件直接与被测物体或直接与被测介质接触，感受被测物体或被测介质的温度变化：膨胀式、压力式、热电阻与热电偶受被测物体或被测介质的温度变化：膨胀式、压力式、热电阻与热电偶温度计温度计3232CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 温度测量温度测量第二节第二节 膨胀式温度计膨胀式温度计典型的固体膨胀式温度计是双金属片，它利用线膨胀系数差别典型的固体膨胀式温度计是双金属片，它利用线膨胀系数差别较大的两种金属材料制成双层片状元件，在温度变化时因弯曲较大的两种金属材料制成双层片状元件，在温度变化时因弯曲变形而使其另一端有明显位移，借此带动指针就构成双金属温变形而使其另一端有明显位移，借此带动指针就构成双金属温度计。

度计一、固体膨胀式温度计一、固体膨胀式温度计3333CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 温度测量温度测量第二节第二节 膨胀式温度计膨胀式温度计一、固体膨胀式温度计一、固体膨胀式温度计实例实例: :工业用双金属温度计工业用双金属温度计 3434CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 温度测量温度测量第二节第二节 膨胀式温度计膨胀式温度计二、液体膨胀式温度计二、液体膨胀式温度计一种液体的体积为一种液体的体积为V V，由于它的温度变化所引起的体积变化可以用，由于它的温度变化所引起的体积变化可以用下式表示：下式表示：1-玻璃温包； 2-毛细管； 3-刻度标尺； 4-膨胀室3535CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 温度测量温度测量第二节第二节 膨胀式温度计膨胀式温度计三、压力式温度计三、压力式温度计根据封闭系统的液体或气体受热后压力变化的原理而制成的根据封闭系统的液体或气体受热后压力变化的原理而制成的测温仪表。

测温仪表 1-温包； 2-毛细导管； 3-压力计特点特点: :必须将温包全部浸入被测介质；毛细管最长不超过必须将温包全部浸入被测介质；毛细管最长不超过60 m60 m；仪表精度低，但使用简便，而且抗震动仪表精度低，但使用简便，而且抗震动 3636CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 压力式温度计压力式温度计温度测量温度测量第二节第二节 膨胀式温度计膨胀式温度计三、压力式温度计三、压力式温度计3737CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 温度测量温度测量第二节第二节 热电偶温度计热电偶温度计Ø热电偶是目前世界上科研和生产中应用最普遍、最广泛的温热电偶是目前世界上科研和生产中应用最普遍、最广泛的温度测量元件。

度测量元件Ø它将温度信号转换成电势（它将温度信号转换成电势（mV）信号，配以测量毫伏的仪表）信号，配以测量毫伏的仪表或变送器可以实现温度的测量或温度信号的转换或变送器可以实现温度的测量或温度信号的转换Ø具有结构简单、制作方便、测量范围宽、准确度高、性能稳具有结构简单、制作方便、测量范围宽、准确度高、性能稳定、复现性好、体积小、响应时间短等各种优点定、复现性好、体积小、响应时间短等各种优点3838CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 温度测量温度测量第二节第二节 热电偶温度计热电偶温度计一、热电偶的测温原理一、热电偶的测温原理     两两种种不不同同的的导导体体（（或或半半导导体体））A和和B组组成成闭闭合合回回路路，，如如下下图图所所示示。

当当A和和B相相接接的的两两个个接接点点温温度度T和和T0不不同同时时，，则则在在回回路路中中就就会会产产生生一一个个电电势势，，这这种种现现象象叫叫做做热热电电效效应应由由此此效效应应所所产产生生的的电电势势，，通通常常称称为为热热电电势势，，用用符符号号EAB（（T，，T0））表示BATT0参考端参考端冷端冷端工作端工作端热端热端3939CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 温度测量温度测量第二节第二节 热电偶温度计热电偶温度计一、热电偶的测温原理一、热电偶的测温原理 1、、温温差差电电势势：：温温差差电电势势是是由由于于导导体体或或半半导导体体两两端端温温度度不不同同而而产产生生的的一一种种电电动动势势由由于于导导体体两两端端温温度度不不同同，，则则两两端端电电子子的的能能量量也也不不同同。

温温度度越越高高电电子子能能量量越越大大，，能能量量较较大大的的电电子子会会向向能能量量较较小小的的电电子子处处跑跑，，这这就就会会形形成成一一个个由由高高温温端端向向低低温温端端的的静静电电场场静静电电场场又又阻阻止止电电子子继继续续向向低低温温端端迁迁移移，，最最后后达达到到一一动动平平衡衡状状态态温温差差电电势势的的方方向向是是由由低低温温端端向向高高温端，数值与两端温差大小有关温端，数值与两端温差大小有关2、、接接触触电电势势：：当当两两种种不不同同的的金金属属导导体体或或半半导导体体A 和和B 相相互互接接触触时时，，由由于于其其内内部部电电子子密密度度不不同同，，因因此此从从导导体体A 向向导导体体B 扩扩散散的的电电子子数数，，要要比比从从导导体体B 向向导导体体A 扩扩散散的的电电子子数数多多，，结结果果导导体体A 失失去去电电子子而而带带正正电电，，导导体体B 因因得得到到电电子子而而带带负负电电这这样样，，在在导导体体A、、B 的的接接触触面面上上形形成成一一电电位位差差这这一一电电位位差差一一旦旦形形成成就就对对扩扩散散起起阻阻止止作作用用，，最最后后达达到到某某种种动动平平衡衡状状态态。

平平衡衡后后的的这这一一电电位位差差即即称称为为接接触触电电势势，，其其数数值值取取决决于于两两种种不不同导体的性质和接触点的温度同导体的性质和接触点的温度4040CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 温度测量温度测量第二节第二节 热电偶温度计热电偶温度计一、热电偶的测温原理一、热电偶的测温原理 1．接触电势．接触电势接触电势用接触电势用EAB(T)表示，其数值可用下式表示表示，其数值可用下式表示    式中式中     e ——单位电荷，单位电荷，-10静电单位；静电单位；             K——波尔兹曼常数，波尔兹曼常数，K=1.38×10-23J/K；；NA(T)、、NB(T)——材料材料A、、B在温度为在温度为T时的自由电子密度；时的自由电子密度；             T——A、、B接触点的温度，接触点的温度，K。

4141CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 温度测量温度测量第二节第二节 热电偶温度计热电偶温度计一、热电偶的测温原理一、热电偶的测温原理 2．温差电势．温差电势温差电势可表示为温差电势可表示为 式中符号同前式式中符号同前式4242CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 温度测量温度测量第二节第二节 热电偶温度计热电偶温度计一、热电偶的测温原理一、热电偶的测温原理     3．热电偶闭合回路的总热电势．热电偶闭合回路的总热电势                    对对于于由由A A和和B B两两种种导导体体组组成成的的热热电电偶偶闭闭合合回回路路，，设设两两端端温温度度接接点点温温度度分分别别为为T T和和T T0 0，，且且T>TT>T0 0，，N NA A>N>NB B；；那那么么回回路路中中存存在在两两个个接接触触电电势势E EABAB(T)(T)和和E EABAB(T(T0 0) )，，两两个个温温差差电电势势E EA A(T,T(T,T0 0) )和和E EB B(T,T(T,T0 0) )。

因此回路的总热电势为因此回路的总热电势为4343CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 温度测量温度测量第二节第二节 热电偶温度计热电偶温度计二、热电偶的基本定律二、热电偶的基本定律 1 1、均质导体定律、均质导体定律由一种均质导体或半导体组成的闭合回路，不论导体或半导体的截面积、长度和各处温度分布如何，都不能产生热电势1）热电偶必须由两种不同性质的材料构成2）由一种材料组成的闭合回路存在温差时，回路如产生热电势，便说明该材料是不均匀的据此，可检查热电极材料的均匀性4444CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 温度测量温度测量第二节第二节 热电偶温度计热电偶温度计二、热电偶的基本定律二、热电偶的基本定律 2 2、中间导体定律、中间导体定律由不同材料组成的闭合回路中，若各种材料接触点的温度都相同，则回路中热电势的总和等于零。

1） 在热电偶回路中接入第三种均质材料，只要保证所接入材料两端温度相同，就不会影响热电偶的热电势4545CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 温度测量温度测量第二节第二节 热电偶温度计热电偶温度计二、热电偶的基本定律二、热电偶的基本定律 2 2、中间导体定律、中间导体定律由不同材料组成的闭合回路中，若各种材料接触点的温度都相同，则回路中热电势的总和等于零2）如果两种导体A和B对另一种参考导体C热电势已知，则这两种导体组成的热电偶的热电势是它们对参考导体热电势的代数和，即 EAB（t, to）=EAC（t, to）＋ECB（t, to） 4646CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 温度测量温度测量第二节第二节 热电偶温度计热电偶温度计二、热电偶的基本定律二、热电偶的基本定律 3 3、中间温度定律、中间温度定律热电偶A、B在接点温度为t1、t3时的热电势等于热电偶A、B在接点温度分别为t1，t2和t2，t3时热电势的代数和,即： EAB（t1，t3）＝EAB（t1，t2）＋EAB（t2，t3）1）已知热电偶在某一给定冷端温度下进行的分度，只要引入适当的修正，就可在另外的冷端温度下使用。

该定律为制定和使用热电偶的热电势一温度关系 即分度表奠定了理论基础因为热电偶分度表是在冷端温度t0=0℃时热电势与热端温度的关系，根据中间温度定律便可以算出任何冷端温度时的热电势值EAB（t，0）＝EAB（t，tn）＋EAB（tn，0）4747CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 温度测量温度测量第二节第二节 热电偶温度计热电偶温度计二、热电偶的基本定律二、热电偶的基本定律 3 3、中间温度定律、中间温度定律热电偶A、B在接点温度为t1、t3时的热电势等于热电偶A、B在接点温度分别为t1，t2和t2，t3时热电势的代数和,即： EAB（t1，t3）＝EAB（t1，t2）＋EAB（t2，t3）2） 和热电偶具有同样热电性质的补偿导线可以引入热电偶回路中，相当于把热电偶延长而不影响热电偶应有的热电势，为应用补偿导线提供了理论依据。

回路总热电势为回路总热电势为E=EAB(T,T0’)+EA’B’(T0’,T0)E=EAB(T,T0)EAB(T0’,T0)=EA’B’(T0’,T0)4848CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 温度测量温度测量第二节第二节 热电偶温度计热电偶温度计三、标准化热电偶三、标准化热电偶所谓标准化热电偶是指制造工艺较成熟、应用广泛、能成批生产、所谓标准化热电偶是指制造工艺较成熟、应用广泛、能成批生产、性能优良而稳定并已列入专业或国家工业标准化文件中的那些热性能优良而稳定并已列入专业或国家工业标准化文件中的那些热电偶电偶 由于标准化文件对同一型号的标准化热电偶规定了统一的由于标准化文件对同一型号的标准化热电偶规定了统一的热电极材料及其化学成分、热电性质和允许偏差，也就是说标准热电极材料及其化学成分、热电性质和允许偏差，也就是说标准化热电偶具有统一的分度表。

对于同一型号的标准化热电偶具有化热电偶具有统一的分度表对于同一型号的标准化热电偶具有互换性、使用十分方便互换性、使用十分方便4949CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 温度测量温度测量第二节第二节 热电偶温度计热电偶温度计三、标准化热电偶三、标准化热电偶所谓标准化热电偶是指制造工艺较成熟、应用广泛、能成批生产、所谓标准化热电偶是指制造工艺较成熟、应用广泛、能成批生产、性能优良而稳定并已列入专业或国家工业标准化文件中的那些热性能优良而稳定并已列入专业或国家工业标准化文件中的那些热电偶电偶 由于标准化文件对同一型号的标准化热电偶规定了统一的由于标准化文件对同一型号的标准化热电偶规定了统一的热电极材料及其化学成分、热电性质和允许偏差，也就是说标准热电极材料及其化学成分、热电性质和允许偏差，也就是说标准化热电偶具有统一的分度表。

对于同一型号的标准化热电偶具有化热电偶具有统一的分度表对于同一型号的标准化热电偶具有互换性、使用十分方便互换性、使用十分方便两个两个热电极热电极热电偶热电偶接点接点5050CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 温度测量温度测量第二节第二节 热电偶温度计热电偶温度计三、标准化热电偶三、标准化热电偶（（1）廉金属热电偶）廉金属热电偶        1））T型（铜－康铜）热电偶型（铜－康铜）热电偶        2））K型（镍铬－镍铝或镍硅）热电偶型（镍铬－镍铝或镍硅）热电偶        3））E型（镍铬－康铜）热电偶型（镍铬－康铜）热电偶        4））J型（铁－康铜）热电偶型（铁－康铜）热电偶（（2）贵金属热电偶）贵金属热电偶       1））S型（铂铑型（铂铑10－铂）热电偶－铂）热电偶       2））R型（铂铑型（铂铑13－铂）热电偶－铂）热电偶       3））B型（铂铑型（铂铑30－铂铑－铂铑6）热电偶）热电偶5151CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 温度测量温度测量第二节第二节 热电偶温度计热电偶温度计三、标准化热电偶三、标准化热电偶工程上所使用的各种类型的热电偶均把工程上所使用的各种类型的热电偶均把E(t)E(t)和和t t的关系制成易的关系制成易于查找的表格形式，这种表格称为于查找的表格形式，这种表格称为热电偶的分度表。

热电偶的分度表5252CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 温度测量温度测量第二节第二节 热电偶温度计热电偶温度计四、热电偶的标定四、热电偶的标定（（1 1）比较法：即用被校热电偶与一标准组分的热电偶去测同）比较法：即用被校热电偶与一标准组分的热电偶去测同一温度，测得一组数据，其中被校热电偶测得的热电势即由一温度，测得一组数据，其中被校热电偶测得的热电势即由标准热电偶所测的热电势所校准，在被校热电偶的使用范围标准热电偶所测的热电势所校准，在被校热电偶的使用范围内改变不同的温度，进行逐点校准，就可得到被校热电偶的内改变不同的温度，进行逐点校准，就可得到被校热电偶的一条校准曲线一条校准曲线2 2）固定点法：这是利用几种合适的纯物质在一定气压下）固定点法：这是利用几种合适的纯物质在一定气压下（一般是标准大气压），将这些纯物质的沸点或熔点温度作（一般是标准大气压），将这些纯物质的沸点或熔点温度作为已知温度，测出热电偶在这些温度下对应的电动势，从而为已知温度，测出热电偶在这些温度下对应的电动势，从而得到电动势得到电动势――――温度关系曲线，这就是所求的校准曲线。

温度关系曲线，这就是所求的校准曲线5353CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 温度测量温度测量第二节第二节 热电偶温度计热电偶温度计四、热电偶的标定四、热电偶的标定固定点法固定点法：：为简化热电偶测量系统，热电偶冷端为简化热电偶测量系统，热电偶冷端不采用冰瓶，而将其置于室温中，室不采用冰瓶，而将其置于室温中，室温温t tf f用水银温度计较准确地测得热用水银温度计较准确地测得热电偶热端则设置在管式电炉中这时电偶热端则设置在管式电炉中这时测得的热电势不能直接从分度表查取测得的热电势不能直接从分度表查取热端炉内的温度，而应该根据下式，热端炉内的温度，而应该根据下式，先计算出热端温度相对于冷端温度为先计算出热端温度相对于冷端温度为0 0℃℃时的热电势值时的热电势值E(t,0):E(t,0):E E（（t t，，0 0）＝）＝E E（（t t，，t tf f）＋）＋E E（（t tf f，，0 0））5454CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 温度测量温度测量第二节第二节 热电偶温度计热电偶温度计四、热电偶的标定四、热电偶的标定固定点法固定点法：：连连接接热热电电偶偶时时，，形形成成热热电电偶偶热热端端和和热热电电偶偶冷冷端端, ,为为了了测测出出电电压压，，可可将将数数字字万万用用表表接接在在它它们们之之间间，，把把冷冷端端浸浸入入冰冰水水共共存存的的保保温温杯杯中中，，热端插入加热盘的恒温腔中，下图是其中一种连接方法。

热端插入加热盘的恒温腔中，下图是其中一种连接方法5555CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 温度测量温度测量第二节第二节 热电偶温度计热电偶温度计四、热电偶的标定四、热电偶的标定固定点法固定点法：：定标时，加热盘可恒温在定标时，加热盘可恒温在50――120℃50――120℃之间用数字万用表测之间用数字万用表测定出对应点的温差电动势以电动势定出对应点的温差电动势以电动势εε为纵轴，以热端温度为纵轴，以热端温度t t为为横轴，标出以上各点，连成直线横轴，标出以上各点，连成直线，，如如下图下图所示，即为热电偶的所示，即为热电偶的定标曲线有了定标曲线，就可以利用该热电偶测温度了定标曲线有了定标曲线，就可以利用该热电偶测温度了0510t/ε/mV5656CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 温度测量温度测量第二节第二节 热电偶温度计热电偶温度计五、热电偶的安装方法五、热电偶的安装方法5757CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 温度测量温度测量第三节第三节 电阻式温度计电阻式温度计1 1）准确度高；）准确度高；2 2））在在中中低低温温下下（（ 500℃500℃以以下下））测测温温, , 它它的的输输出出信信号号比比热热电电偶偶的要大得多的要大得多, ,故灵敏度高；故灵敏度高；3 3））电电阻阻温温度度计计的的输输出出是是电电信信号号，，因因此此便便于于信信号号的的远远传传和和实实现现多点切换测量。

多点切换测量4 4））电电阻阻温温度度计计由由热热电电阻阻、、显显示示仪仪表表和和连连接接导导线线组组成成，，热热电电阻阻由电阻体、绝缘管和保护套管等主要部件组成由电阻体、绝缘管和保护套管等主要部件组成工工业业上上广广泛泛应应用用电电阻阻温温度度计计来来测测量量- -200200～～＋＋500 500 ℃℃之之间间的的温温度电阻温度计的特点：度电阻温度计的特点：5858CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 温度测量温度测量第三节第三节 电阻式温度计电阻式温度计1 1：电阻式温度计原理：电阻式温度计原理绝大多数金属的电阻值随温度而变化，温度越高电阻越大，即绝大多数金属的电阻值随温度而变化，温度越高电阻越大，即具有正的电阻温度系数具有正的电阻温度系数。

大多数半导体材料具有负的电阻温度系数，其电阻值与热力学大多数半导体材料具有负的电阻温度系数，其电阻值与热力学温度的关系为温度的关系为R0—0℃时的电阻值5959CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 温度测量温度测量第三节第三节 电阻式温度计电阻式温度计2 2：常用热电阻元件：常用热电阻元件1):1):铂热电阻铂热电阻Ø 特点：精度高，稳定性好，性能可靠在氧化性的气氛中，甚至在高温特点：精度高，稳定性好，性能可靠在氧化性的气氛中，甚至在高温下的物理化学性质都非常稳定它易于提纯，复现性好，有良好的工艺性，下的物理化学性质都非常稳定它易于提纯，复现性好，有良好的工艺性，可以制成极细的铂丝或极薄的铂箔与其他热电阻材料相比，有较高的电可以制成极细的铂丝或极薄的铂箔。

与其他热电阻材料相比，有较高的电阻率Ø 缺点：电阻温度系数较小，在还原性气氛中，特别是在高温下易被沾污缺点：电阻温度系数较小，在还原性气氛中，特别是在高温下易被沾污变脆，价格较贵变脆，价格较贵 6060CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 温度测量温度测量第三节第三节 电阻式温度计电阻式温度计2 2：常用热电阻元件：常用热电阻元件1 1））: :铂热电阻铂热电阻Ø 在－在－200℃ ~ 0℃范围内，铂的电阻温度关系为范围内，铂的电阻温度关系为Rt = R0 [ 1 + At + Bt2 + C( t－－100 )t3 ]Ø 在在0 ~ 850℃范围内，其关系为范围内，其关系为Rt = R0 ( 1 + At + Bt2 ) 式中，式中，A、、B、、C — 分度常数分度常数                           R0—0℃时的电阻值时的电阻值6161CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 温度测量温度测量第三节第三节 电阻式温度计电阻式温度计2 2：常用热电阻元件：常用热电阻元件2 2））: :铜热电阻铜热电阻Ø 特特点点：：它它的的电电阻阻值值与与温温度度的的关关系系是是线线性性的的，，电电阻阻温温度度系系数数也也比比较较大大，，而而且且材材料料易易提提纯纯，，价价格格比比较较便便宜宜，，但但它它的的电电阻阻率率低低，，易易于于氧化。

氧化Ø 在－在－50℃ ~ 150℃范围内，铜的电阻温度关系为范围内，铜的电阻温度关系为                                            Rt = R0 ( 1 + αt )    式中，式中，α— 铜的电阻温度系数铜的电阻温度系数       R0—0℃时的电阻值时的电阻值6262CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 温度测量温度测量第四节第四节 接触式测温技术接触式测温技术1 1：影响接触式温度测量的各种因素：影响接触式温度测量的各种因素接触式温度测量产生误差的原因接触式温度测量产生误差的原因 1 1）：传热学方面的原因）：传热学方面的原因2 2）：气动原因）：气动原因3 3）：动态误差）：动态误差 4 4）：化学原因）：化学原因 6363CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 温度测量温度测量第四节第四节 接触式测温技术接触式测温技术2 2：高速气流温度测量、速度误差分析：高速气流温度测量、速度误差分析静温静温度量气流的无序动能度量气流的无序动能，，动温动温度量气流的有向动能。

度量气流的有向动能 动温动温:总温总温=静温静温+动温动温=问题问题：温度传感器测得的温度是什么温度？静温？动温？总温：温度传感器测得的温度是什么温度？静温？动温？总温？？实际上处于高速气流中固定安装的测温传感器，对高速气流只实际上处于高速气流中固定安装的测温传感器，对高速气流只有一定的滞止作用，并非完全绝热滞止因此传感器既不能直有一定的滞止作用，并非完全绝热滞止因此传感器既不能直接指示静温，也不能简单地测量总温，传感器实际的指示值被接指示静温，也不能简单地测量总温，传感器实际的指示值被称为有效温度，记作称为有效温度，记作T g ，， Tg高于自由流静温，而低于自由流高于自由流静温，而低于自由流总温，速度误差总温，速度误差:6464CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 流量测量流量测量第四节第四节 接触式测温技术接触式测温技术2 2：高速气流温度测量、速度误差分析：高速气流温度测量、速度误差分析速度误差与马赫数和恢复系数速度误差与马赫数和恢复系数有关，为了减小速度误差，希望恢有关，为了减小速度误差，希望恢复系数要大，气流流经温度计的复系数要大，气流流经温度计的M数要小。

但是被测气流的数要小但是被测气流的M数数通常不能随意改变，因此，通常不能随意改变，因此，减小速度误差的主要途径是提高热电减小速度误差的主要途径是提高热电偶的恢复系数偶的恢复系数，使它接近于，使它接近于1并具有较稳定的数值并具有较稳定的数值处理速度误差问题有二种途径，一种是根据使用工况，用实验处理速度误差问题有二种途径，一种是根据使用工况，用实验方法测出其恢复系数值，然后计算修正值另一途径是设法使方法测出其恢复系数值，然后计算修正值另一途径是设法使气流滞止气流滞止: :带滞止罩的热电偶称为总温热电滞止罩 6565CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 温度测量温度测量第四节第四节 接触式测温技术接触式测温技术3 3：壁面温度的测量：壁面温度的测量c的的误误差差最最小小，，因因为为热热电电偶偶丝丝沿沿等等温温线线敷敷设设，，热热接接点点的的导导热热损损失失达达到到最最小小。

b方方式式次次之之，，热热电电偶偶丝丝的的热热损损失失由由导导热热良良好好的的金金属属片片补补充充a方方式式误误差差最最大大，，因因为为导导热热损损失失全全部部集集中中在在一一个个点点上上，，热热量不能得到充分补充量不能得到充分补充6666CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 流量测量流量测量第一节第一节 流量与流量计流量与流量计1 1：基本公式：基本公式1）连续性方程）连续性方程 为某截面积上的平均速度为某截面积上的平均速度不不可可压压缩缩的的流流体体在在稳稳定定流流动动时时，，流流过过各各截截面面流流体体的的体体积积为常量122）伯努利方程）伯努利方程动能动能动能动能压力能压力能压力能压力能势能势能势能势能流体能流体能流体能流体能6767CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 流量测量流量测量第一节第一节 流量与流量计流量与流量计2 2：流量定义：流量定义指单位时间内流体（气体、液体或固体颗粒等）流经管道指单位时间内流体（气体、液体或固体颗粒等）流经管道或设备某处横截面的数量，又称瞬时流量。

或设备某处横截面的数量，又称瞬时流量体积流量体积流量：当流体以体积表示时称为体积流量当流体以体积表示时称为体积流量质量流量质量流量：当流体以质量表示时称为质量流量当流体以质量表示时称为质量流量 V --体积；体积；M--质量；质量；t--时间；时间； A--截面面积；截面面积；ρ--流体的密度流体的密度6868CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 流量测量流量测量第一节第一节 流量与流量计流量与流量计3 3：流量定义：流量定义 平均流速平均流速 ：：   流体流过截面上各点的流速流体流过截面上各点的流速累积流量：累积流量：6969CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 流量测量流量测量第一节第一节 流量与流量计流量与流量计2 2：流量测量方法：流量测量方法流量测量方法大致可以归纳为以下几类：流量测量方法大致可以归纳为以下几类：(1)利用伯努利方程原理，通过测量流体利用伯努利方程原理，通过测量流体差压信号差压信号来反映来反映 流量流量的差压式流量测量法；的差压式流量测量法； (2)通过直接测量通过直接测量流体流速流体流速来得出流量的速度式流量测量法；来得出流量的速度式流量测量法；(3)利用利用标准小容积标准小容积来连续测量流量的容积式测量；来连续测量流量的容积式测量；(4)以测量流体以测量流体质量流量质量流量为目的的质量流量测量法。

为目的的质量流量测量法7070CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 流量测量流量测量第一节第一节 流量与流量计流量与流量计4 4：流量计：流量计类 别工作原理仪表名称可测流体种类适用管径mm测量精度％安装要求、特点体积流量计差流压量式计流体流过通管道中的阻力件时产生的压力差与流量之间有确定关系，通过测量差压值求得流量节流式孔板液、气、蒸汽50～1000±1～2需直管段，压损大喷嘴50～500需直管段，压损中等文丘里管100～1200需直管段，压损小均速管液、气、蒸汽25～9000±1需直管段，压损小转子流量计液、气4～150±2垂直安装靶式流量计液、气、蒸汽15～200±1～4需直管段，弯管流量计液、气±0.5～5需直管段，无压损容流积量式计直接对仪表排出的定量流体计数确定流量椭园齿轮流量计液10～400±0.2～0.5无直管段要求，需装过滤器，压损中等腰轮流量计液、气刮板流量计液±0.2无直管段要求，压损小7171CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 流量测量流量测量第一节第一节 流量与流量计流量与流量计4 4：流量计：流量计速流度量式计通过测量管道截面上流体平均流速来测量流量涡轮流量计液、气4～600±0.1～0.5需直管段，装过滤器涡街流量计液、气150～1000±0.5～1需直管段电磁流量计导电液体6～2000±0.5～1.5直管段要求不高，无压损超声波流量计液＞10±1需直管段，无压损直接式直接检测与质量流量成比例的量来质量流量热式质量流量计气±1冲量式质量流量计固体粉料±0.2～2科氏质量流量计液、气±0.15间接式同时测体积流量和流体密度来计算质量流量体积流量经密度补偿液、气±0.5温度、压力补偿体积流量计质量流量计7272CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 流量测量流量测量第二节第二节 流量测量仪表流量测量仪表1．．差压式流量计差压式流量计：如：毕托管、孔板、喷嘴、文丘里管、转子流：如：毕托管、孔板、喷嘴、文丘里管、转子流量计等量计等2．．速度式流量计速度式流量计：流体推动叶轮旋转，叶轮转速与流速成正比。

流体推动叶轮旋转，叶轮转速与流速成正比如：水表、涡轮流量计如：水表、涡轮流量计3．．容积式流量计容积式流量计：流量计在被测流体的推动下，将流体一份份封：流量计在被测流体的推动下，将流体一份份封闭在测量腔体内，并一份份推送出去，根据单位时间内推送出闭在测量腔体内，并一份份推送出去，根据单位时间内推送出去的体积数实现流速的测量去的体积数实现流速的测量4．．其他类型流量计其他类型流量计：电磁流量计、涡街流量计、超声波流量计、：电磁流量计、涡街流量计、超声波流量计、质量流量计等质量流量计等7373CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 流量测量流量测量第二节第二节 流量测量仪表流量测量仪表1 1：差压式流量计：差压式流量计差压式流量计基于流体在通过设置于流通管道上的流动阻力差压式流量计基于流体在通过设置于流通管道上的流动阻力件时产生的压力差与流体流量之间的确定关系，通过测量差压件时产生的压力差与流体流量之间的确定关系，通过测量差压值求得流体流量。

值求得流体流量 1. 11. 1节流式流量计节流式流量计1-节流元件节流元件 2-引压管路引压管路3-三阀组三阀组 4-差压计差压计 7474CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 流量测量流量测量第二节第二节 流量测量仪表流量测量仪表1 1：差压式流量计：差压式流量计1. 11. 1节流式流量计节流式流量计                 常用的节流装置常用的节流装置文丘利管压力损文丘利管压力损失最小，而孔板失最小，而孔板压力损失最大压力损失最大 文丘利管文丘利管孔板孔板 喷嘴喷嘴7575CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 流量测量流量测量第二节第二节 流量测量仪表流量测量仪表1 1：差压式流量计：差压式流量计测量原理及流量方程测量原理及流量方程 节流元件附近流速和压力分布情况节流元件附近流速和压力分布情况         选定两个截面，选定两个截面，I—I是节流装置前流是节流装置前流体开始受节流装置影响的截面；体开始受节流装置影响的截面；II-II是流束经过节流装置后收缩最厉害的是流束经过节流装置后收缩最厉害的流束截面，由伯努利方程式得流束截面，由伯努利方程式得 称为流束的收缩系数，其大小与节流装置的类型有关称为流束的收缩系数，其大小与节流装置的类型有关7676CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 流量测量流量测量第二节第二节 流量测量仪表流量测量仪表1 1：差压式流量计：差压式流量计测量原理及流量方程测量原理及流量方程考虑到使用方便，实际上经常在节流装置前后两个固定位置上测取压力考虑到使用方便，实际上经常在节流装置前后两个固定位置上测取压力p1、、p2，代替，代替p1’、、p2’，在计算，在计算v2的公式中亦应修正的公式中亦应修正7777CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 流量测量流量测量第二节第二节 流量测量仪表流量测量仪表1 1：差压式流量计：差压式流量计测量原理及流量方程测量原理及流量方程7878CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 流量测量流量测量第二节第二节 流量测量仪表流量测量仪表1 1：差压式流量计：差压式流量计节流装置适用条件节流装置适用条件a.流体必须是牛顿流体，在物理学和热力学上是均匀的、单相的，或者流体必须是牛顿流体，在物理学和热力学上是均匀的、单相的，或者可认为是单相的流体可认为是单相的流体 。

b.流体必须充满管道和节流装置且连续流动，流经节流件前流动应达到流体必须充满管道和节流装置且连续流动，流经节流件前流动应达到充分紊流，流束平行于管道轴线且无旋转，流经节流件时不发生相变充分紊流，流束平行于管道轴线且无旋转，流经节流件时不发生相变c.流动是稳定的或随时间缓变的流动是稳定的或随时间缓变的7979CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 流量测量流量测量第二节第二节 流量测量仪表流量测量仪表1 1：差压式流量计：差压式流量计标准节流元件结构形式标准节流元件结构形式a. 标准孔板标准孔板c. 文丘里管文丘里管b. 标准喷嘴标准喷嘴8080CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 流量测量流量测量第二节第二节 流量测量仪表流量测量仪表1 1：差压式流量计：差压式流量计标准节流元件取压方式标准节流元件取压方式 根据节流装置取压口位置可将取压方式分为理论取压、角接取压、根据节流装置取压口位置可将取压方式分为理论取压、角接取压、法兰取压、径距取压与损失取压五种。

法兰取压、径距取压与损失取压五种 节流装置的取压方式节流装置的取压方式8181CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 流量测量流量测量第二节第二节 流量测量仪表流量测量仪表1 1：差压式流量计：差压式流量计标准节流元件取压方式标准节流元件取压方式标准喷嘴：角接取压标准喷嘴：角接取压标准孔板：标准孔板：角接取压角接取压环室取压环室取压 直接钻孔取压直接钻孔取压法兰取压法兰取压文丘里管：角接取压文丘里管：角接取压8282CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 流量测量流量测量第二节第二节 流量测量仪表流量测量仪表1 1：差压式流量计：差压式流量计标准节流元件取压方式标准节流元件取压方式法兰取压装置法兰取压装置 目前广泛采用的是目前广泛采用的是角接取压法角接取压法，其次是，其次是法兰取压法法兰取压法。

角接角接取压法比较简便，容易实现环室取压，测量精度较高法取压法比较简便，容易实现环室取压，测量精度较高法兰取压法结构较简单，容易装配，计算也方便，但精度较兰取压法结构较简单，容易装配，计算也方便，但精度较角接取压法低些角接取压法低些 角接取压装置角接取压装置 8383CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 流量测量流量测量第二节第二节 流量测量仪表流量测量仪表1 1：差压式流量计：差压式流量计流体条件及管道要求流体条件及管道要求1））标标准准节节流流装装置置只只适适用用于于圆圆形形截截面面的的管管道道中中单单项项、、均均质质流流体体的的流流量量，，流流体体应应充充满满圆圆管管并并连连续续稳稳定定流流动动，，流流速速小小于于亚音速，流体在到达节流件前是充分发展紊流。

亚音速，流体在到达节流件前是充分发展紊流2）节流件上下游的直管段长度应符合标准的要求节流件上下游的直管段长度应符合标准的要求8484CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 流量测量流量测量第二节第二节 流量测量仪表流量测量仪表1 1：差压式流量计：差压式流量计- -转子流量计转子流量计测量原理测量原理流量大小流量大小阻力体阻力体受力变化受力变化阻力体阻力体 运动运动位置变化位置变化根据流体连续性方程和伯努利方程，根据流体连续性方程和伯努利方程，转子流量计的体积流量可表示为：转子流量计的体积流量可表示为： —流量系数流量系数—转子与锥形管间的环形流通面积转子与锥形管间的环形流通面积—流体密度流体密度—差压差压8585CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 流量测量流量测量第二节第二节 流量测量仪表流量测量仪表1 1：差压式流量计：差压式流量计- -转子流量计转子流量计特点：特点：Ø 结构简单；结构简单；Ø 使用维护方便；使用维护方便；Ø 测量范围宽；测量范围宽；Ø 工作可靠且线性刻度；工作可靠且线性刻度；Ø 适用性广。

适用性广8686CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 流量测量流量测量第二节第二节 流量测量仪表流量测量仪表2 2：速度式流量计：速度式流量计- -涡轮流量计涡轮流量计测量原理：测量原理：涡轮涡轮磁电转换磁电转换前置放大前置放大显示仪表显示仪表转数脉冲在在——定范围内，涡轮的转速与流体的定范围内，涡轮的转速与流体的平均流速成正比，通过磁电转换装置平均流速成正比，通过磁电转换装置将涡轮转速变成电脉冲信号，以推导将涡轮转速变成电脉冲信号，以推导出被测流体的瞬时流量和累积流量出被测流体的瞬时流量和累积流量8787CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 流量测量流量测量第二节第二节 流量测量仪表流量测量仪表2 2：速度式流量计：速度式流量计- -涡轮流量计涡轮流量计优点：优点：Ø其测量精度高其测量精度高, ,复现性和稳定性均好；复现性和稳定性均好；Ø耐高压，压力损失；耐高压，压力损失；Ø量程范围宽，量程比可达量程范围宽，量程比可达(10-20):1,(10-20):1,刻度线性；刻度线性；Ø对流量变化反应迅速，可测脉动流量；对流量变化反应迅速，可测脉动流量；Ø抗干扰能力强，信号便于远传及与计算机相连。

抗干扰能力强，信号便于远传及与计算机相连缺点：缺点： 制造困难，成本高制造困难，成本高适用场合：适用场合：通常涡轮流量计主要用于精度要求高、流量变通常涡轮流量计主要用于精度要求高、流量变化快的场合，还用作标定其他流量的标准仪表化快的场合，还用作标定其他流量的标准仪表8888CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 流量测量流量测量第二节第二节 流量测量仪表流量测量仪表3 3：容积式流量计：容积式流量计- -椭圆齿轮流量计椭圆齿轮流量计2 2．上下两轮都有转动力矩，继续转动．上下两轮都有转动力矩，继续转动3 3．．A A（下）轮力矩为（下）轮力矩为0 0，，B B轮产生逆时针力矩，轮产生逆时针力矩，B B轮为主动轮，带动轮为主动轮，带动A A轮旋转轮旋转1 1．．A A轮产生顺时针力矩，轮产生顺时针力矩，B B轮力矩为轮力矩为0 0，在，在A A轮的带动下顺时针转动。

轮的带动下顺时针转动8989CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 流量测量流量测量第二节第二节 流量测量仪表流量测量仪表3 3：容积式流量计：容积式流量计- -腰轮流量计腰轮流量计腰轮流量计又称罗茨流量计，其工作原理与椭圆齿轮流量计腰轮流量计又称罗茨流量计，其工作原理与椭圆齿轮流量计相同腰轮流量计的转子是一对不带齿的腰形轮，在转动过相同腰轮流量计的转子是一对不带齿的腰形轮，在转动过程依靠套在壳体外的与腰轮同轴上的啮合齿轮来完成驱动程依靠套在壳体外的与腰轮同轴上的啮合齿轮来完成驱动9090CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 流量测量流量测量第二节第二节 流量测量仪表流量测量仪表3 3：容积式流量计：容积式流量计- -刮板式流量计刮板式流量计转子在流量计进、出口差压作用下转动，每当相邻两刮板进入计量区时均伸转子在流量计进、出口差压作用下转动，每当相邻两刮板进入计量区时均伸出至壳体内壁且只随转子旋转而不滑动，形成具有固定容积的测量室，当离出至壳体内壁且只随转子旋转而不滑动，形成具有固定容积的测量室，当离开计量区时，刮板缩入槽内，流体从出口排出，同时后一刮板又与其另一相开计量区时，刮板缩入槽内，流体从出口排出，同时后一刮板又与其另一相邻刮板形成测量室。

转子旋转一周，排出邻刮板形成测量室转子旋转一周，排出4 4份固定体积的流体，由转子的转份固定体积的流体，由转子的转数就可以求得被测流体的流量数就可以求得被测流体的流量9191CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 流量测量流量测量第二节第二节 流量测量仪表流量测量仪表3 3：容积式流量计：容积式流量计- -刮板式流量计刮板式流量计转子在流量计进、出口差压作用下转动，每当相邻两刮板进入计量区时均伸转子在流量计进、出口差压作用下转动，每当相邻两刮板进入计量区时均伸出至壳体内壁且只随转子旋转而不滑动，形成具有固定容积的测量室，当离出至壳体内壁且只随转子旋转而不滑动，形成具有固定容积的测量室，当离开计量区时，刮板缩入槽内，流体从出口排出，同时后一刮板又与其另一相开计量区时，刮板缩入槽内，流体从出口排出，同时后一刮板又与其另一相邻刮板形成测量室。

转子旋转一周，排出邻刮板形成测量室转子旋转一周，排出4 4份固定体积的流体，由转子的转份固定体积的流体，由转子的转数就可以求得被测流体的流量数就可以求得被测流体的流量9292CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 流量测量流量测量第二节第二节 流量测量仪表流量测量仪表4 4：其他类型流量计：其他类型流量计- -涡街流量计涡街流量计测量原理：测量原理：在均匀流动的流体中在均匀流动的流体中, ,垂直地插入一个具有非流线型截面垂直地插入一个具有非流线型截面的柱体的柱体, ,称为漩涡发生体，则在其两侧会产生旋转方向相称为漩涡发生体，则在其两侧会产生旋转方向相反、交替出现的漩涡，并随着流体流动，在下游形成两列反、交替出现的漩涡，并随着流体流动，在下游形成两列不对称不对称 “ “卡门涡街卡门涡街””。

ƒ—漩涡产生的频率； u—流体流速； d—直径漩涡发生体的特征尺寸； St—斯特罗哈尔数； D —管道内径 ； A —在漩涡发生体处的流通截面积 9393CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 流量测量流量测量第二节第二节 流量测量仪表流量测量仪表4 4：其他类型流量计：其他类型流量计- -涡街流量计涡街流量计优点：优点：Ø涡街流量计测量精度较高；涡街流量计测量精度较高；Ø量程比宽量程比宽, ,可达可达30:130:1；；Ø使用寿命长，压力损失小，安装与维护比较方便；使用寿命长，压力损失小，安装与维护比较方便；Ø测量几乎不受流体参数变化的影响，用水或空气标定后的流测量几乎不受流体参数变化的影响，用水或空气标定后的流量计无须校正即可用于其它介质的测量；易量计无须校正即可用于其它介质的测量；易Ø与数字仪表或计算机接口与数字仪表或计算机接口, ,对气体、液体和蒸汽介质均适用。

对气体、液体和蒸汽介质均适用缺点：缺点：流体流速分布情况和脉动情况将影响测量准确度，因流体流速分布情况和脉动情况将影响测量准确度，因此适用于紊流流速分布变化小的情况，并要求流量计此适用于紊流流速分布变化小的情况，并要求流量计前后有足够长的直管段前后有足够长的直管段 9494CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 流量测量流量测量第二节第二节 流量测量仪表流量测量仪表2 2：速度式流量计：速度式流量计- -电磁流量计电磁流量计测量原理：测量原理：在电磁流量计是基于在电磁流量计是基于法拉第电磁感应原理法拉第电磁感应原理制成的一种流量计制成的一种流量计当被测导电流体在磁场中沿垂直磁力线方向流动而切割磁力当被测导电流体在磁场中沿垂直磁力线方向流动而切割磁力线时，在对称安装在流通管道两侧的电极上将产生感应电势，线时，在对称安装在流通管道两侧的电极上将产生感应电势，此电势与流速成正比。

此电势与流速成正比 B—B—为磁感应强度为磁感应强度 ；； D—D—管道内径管道内径 ；；u—u—流体平均流速；流体平均流速； E—E—感应电势感应电势9595CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 流量测量流量测量第二节第二节 流量测量仪表流量测量仪表4 4：其他类型流量计：其他类型流量计- -电磁流量计电磁流量计优点：优点：Ø压力损失小，适用于含有颗粒、悬浮物等流体的流量测量；压力损失小，适用于含有颗粒、悬浮物等流体的流量测量；Ø可以用来测量腐蚀性介质的流量；可以用来测量腐蚀性介质的流量；Ø流量测量范围大；流量测量范围大；Ø流量计的管径小到流量计的管径小到1mm1mm，大到，大到2m2m以上；以上；Ø测量精度为级；测量精度为级；Ø电磁流量计的输出与流量呈线性关系；电磁流量计的输出与流量呈线性关系；Ø反应迅速，可以测量脉动流量。

反应迅速，可以测量脉动流量缺点：缺点：被测介质必须是导电的液体，不能用于气体、蒸汽及被测介质必须是导电的液体，不能用于气体、蒸汽及石油制品的流量测量；流速测量下限有一定限度；工石油制品的流量测量；流速测量下限有一定限度；工作压力受到限制结构也比较复杂，成本较高作压力受到限制结构也比较复杂，成本较高9696CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 流量测量流量测量第二节第二节 流量测量仪表流量测量仪表4 4：其他类型流量计：其他类型流量计- -超声波流量计超声波流量计测量原理：测量原理：流速不同会使超声波在流体中传播的速度发生变化，通过分流速不同会使超声波在流体中传播的速度发生变化，通过分析计算改变的超声波信号，可以检测到流体的流速，进而可析计算改变的超声波信号，可以检测到流体的流速，进而可以得到流量值，作用原理主要有以得到流量值，作用原理主要有传播速度法、多普勒法传播速度法、多普勒法。

9797CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 流量测量流量测量第二节第二节 流量测量仪表流量测量仪表4 4：其他类型流量计：其他类型流量计- -超声波流量计超声波流量计传播速度法传播速度法通过测量超声波脉冲在顺流和通过测量超声波脉冲在顺流和逆流传播过程中的速度之差来逆流传播过程中的速度之差来得到被测流体的流速得到被测流体的流速F F1 1到到J J2 2超声波传播速度为：超声波传播速度为：F F2 2到到J J1 1超声波传播速度为：超声波传播速度为：得到：得到：9898CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 流量测量流量测量第二节第二节 流量测量仪表流量测量仪表4 4：其他类型流量计：其他类型流量计- -超声波流量计超声波流量计多普勒法：多普勒法：利用声学多普勒原理确定流体流量。

利用声学多普勒原理确定流体流量多多普普勒勒效效应应是是当当声声源源和和目目标标之之间间有有相相对对运运动动，，会会引引起起反反射射声声波波与与声声源源在在频频率率上上的的变变化化，，这这种种频频率率变变化化正正比比于运动目标和静止的换能器之间的相对速度于运动目标和静止的换能器之间的相对速度9999CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 流量测量流量测量第二节第二节 流量测量仪表流量测量仪表4 4：其他类型流量计：其他类型流量计- -超声波流量计超声波流量计多普勒法原理多普勒法原理从从发发射射晶晶体体T T1 1发发射射的的超超声声波波束束遇遇到到流流体体中中运运动动着着颗颗粒粒或或气气泡泡，，再再反反射射回回来来由由接接收收晶晶体体R R1 1接收。

接收发发射射信信号号与与接接收收信信号号的的多多普普勒频移与流体流速成正比勒频移与流体流速成正比10100 0CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 流量测量流量测量第二节第二节 流量测量仪表流量测量仪表4 4：其他类型流量计：其他类型流量计- -超声波流量计超声波流量计优点：优点：Ø流体中不插入任何元件，对流速无影响，也没有压力损失；流体中不插入任何元件，对流速无影响，也没有压力损失；Ø能用于任何液体，也能测量气体的流量；能用于任何液体，也能测量气体的流量；Ø非接触式仪表，适于测量不易接触和观察的流体以及大管非接触式仪表，适于测量不易接触和观察的流体以及大管径流量径流量 ；；Ø量程比较宽，可达量程比较宽，可达5 5：：1 1；；Ø输出与流量之间呈线性等优点。

输出与流量之间呈线性等优点缺点：缺点：Ø只能用于测量只能用于测量200℃200℃以下的流体；以下的流体；Ø结构复杂，成本较高结构复杂，成本较高10101 1CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 流量测量流量测量第二节第二节 流量测量仪表流量测量仪表4 4：其他类型流量计：其他类型流量计- -质量流量计质量流量计为什么需要质量流量计为什么需要质量流量计? ?Ø 在工业生产中，由于物料平衡，热平衡以及储存、经济在工业生产中，由于物料平衡，热平衡以及储存、经济核算等所需要的都是质量，并非体积；核算等所需要的都是质量，并非体积；Ø 在测量工作中，常需将测出的体积流量，乘以密度换算在测量工作中，常需将测出的体积流量，乘以密度换算成质量流量，设备复杂，测量耗时；成质量流量，设备复杂，测量耗时；Ø 密度随温度、压力而变化，在温度、压力变化比较频繁密度随温度、压力而变化，在温度、压力变化比较频繁的情况下，难以达到测量的目的。

的情况下，难以达到测量的目的 用质量流量计来直接测量质量流量，则无需再进行上述人用质量流量计来直接测量质量流量，则无需再进行上述人工换算 1 1直接式直接式 2 2 推导式推导式 3 3 补偿补偿式式10102 2CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 压力测量压力测量10103 3CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 压力测量压力测量第一节第一节 稳态压力的测量稳态压力的测量1 1：基本原理：基本原理流体稳态压力测量的基本原理流体沿水平方向稳定流动时，流体稳态压力测量的基本原理流体沿水平方向稳定流动时，其静压与动压之和沿流线不变，即其静压与动压之和沿流线不变，即引入压力系数：引入压力系数：10104 4CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 压力测量压力测量第一节第一节 稳态压力的测量稳态压力的测量2 2：流体静压的测量及静压探针：流体静压的测量及静压探针流道壁面上的静压力流道壁面上的静压力Ø测压孔应开在直线型管壁上；测压孔应开在直线型管壁上；Ø测压孔的轴线应与壁面垂直；测压孔的轴线应与壁面垂直；Ø测压孔的直径为左右，最大不应超过；测压孔的直径为左右，最大不应超过；Ø测压孔的边缘应整齐、光洁。

测压孔的边缘应整齐、光洁10105 5CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 压力测量压力测量第一节第一节 稳态压力的测量稳态压力的测量2 2：流体静压的测量及静压探针：流体静压的测量及静压探针流道中一点的静压力流道中一点的静压力Ø可用静压探针测量；可用静压探针测量；Ø探针必须与流线平行探针必须与流线平行10106 6CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 压力测量压力测量第一节第一节 稳态压力的测量稳态压力的测量2 2：流体静压的测量及静压探针：流体静压的测量及静压探针感受部分感受部分传送部分传送部分显示部分显示部分测压管，在其表面根据测压管，在其表面根据测量要求开以若干个小测量要求开以若干个小孔以感受气流中的压力；孔以感受气流中的压力；连接管连接管所起的作用是将所起的作用是将感受到的压力信号传送感受到的压力信号传送到显示或记录部分；而到显示或记录部分；而二次仪表二次仪表可以是所有测可以是所有测压仪表中任一种压仪表中任一种。

10107 7CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 压力测量压力测量第一节第一节 稳态压力的测量稳态压力的测量2 2：流体静压的测量及静压探针：流体静压的测量及静压探针L L形静压探针形静压探针静压管头部呈半球体，气流在静压管头部呈半球体，气流在此获得加速，静压降低；又因此获得加速，静压降低；又因为支杆对气流有滞止作用，流为支杆对气流有滞止作用，流速降低，静压升高，所以在速降低，静压升高，所以在L型型静压管的头部和支杆之间选择静压管的头部和支杆之间选择适当的位置设置静压孔，可以适当的位置设置静压孔，可以得到接近真实静压的测量值得到接近真实静压的测量值10108 8CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 压力测量压力测量第一节第一节 稳态压力的测量稳态压力的测量2 2：流体静压的测量及静压探针：流体静压的测量及静压探针蝶形静压探针蝶形静压探针测测量量时时，，应应和和气气流流的的流流动动方方向向垂垂直直，，使使圆圆盘盘平平面面平平行行于于气气流流方方向向，，其其静静压压孔孔感感受受到到的就是气流的静压。

的就是气流的静压10109 9CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 压力测量压力测量第一节第一节 稳态压力的测量稳态压力的测量2 2：流体静压的测量及静压探针：流体静压的测量及静压探针导管式静压探针导管式静压探针一一般般静静压压管管的的不不敏敏感感偏偏流流角角都都较较小小，，在在静静压压孔孔外外加加了了导导流流管管后后，，这这种种状状况况得得到了明显的改善到了明显的改善11110 0CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 压力测量压力测量第一节第一节 稳态压力的测量稳态压力的测量3 3：滞止压力的测量及总压探针：滞止压力的测量及总压探针总压的测量总压的测量用于总压测量的测压管称为总压管用于总压测量的测压管称为总压管总总压压管管的的一一端端管管口口轴轴线线对对准准气气流流方方向向，，另另一一端端管管口口与与二二次次仪仪表表相相连连，，这这样样便便可可测出被测点的气流总压与大气压之差。

测出被测点的气流总压与大气压之差11111 1CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 压力测量压力测量第一节第一节 稳态压力的测量稳态压力的测量3 3：滞止压力的测量及总压探针：滞止压力的测量及总压探针常用总压管常用总压管1）单点）单点L型总压管型总压管制制造造方方便便，，使使用用、、安安装装简简单单，，支杆对测量结果影响小支杆对测量结果影响小11112 2CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 压力测量压力测量第一节第一节 稳态压力的测量稳态压力的测量3 3：滞止压力的测量及总压探针：滞止压力的测量及总压探针常用总压管常用总压管2）多点总压管）多点总压管11113 3CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 压力测量压力测量第一节第一节 稳态压力的测量稳态压力的测量4 4：压力探针的测量误差分析：压力探针的测量误差分析1）探针对流场的扰动）探针对流场的扰动使使用用探探针针测测量量总总压压和和静静压压时时，，探探针针必必然然会会对对原原来来的的流流动动状状态态带带来来扰扰动动，，使使探探针针附附近近的的流流线线发发生生弯弯曲曲，，从从而而改改变变了了局局部部流流体体的的压压力力。

为为了了减减小小它它对气流的扰动，应将探针的尺寸做得足够小对气流的扰动，应将探针的尺寸做得足够小2）测压孔对测量值的影响）测压孔对测量值的影响测测压压孔孔的的不不规规则则、、孔孔的的轴轴线线与与流流线线不不垂垂直直，，以以及及孔孔径径过过大大等等都都会会导导致致静静压压测测量量误误差差主主要要原原因因是是流流体体经经过过测测压压孔孔时时，，流流线线要要发发生生弯弯曲曲，，流流线线沉沉到到孔孔里里产产生生离离心心力力场场，，并并增增加加了了孔孔的的压压力力，，使使所所测测得得的的压压力力超超过过流流体体的的静静压压力力超超过过值值的的大大小小决决定定于于流流体体的的速速度度和和孔孔的的形形状状、、尺尺寸寸及及方方向向通通常常静静压压孔孔的的直直径径为为～～1mm，，孔孔径径太太小小了了易易堵堵塞塞，，孔孔径径大大了了又又会会增增加加由由速速度头引度头引 起的误差起的误差11114 4CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 压力测量压力测量第一节第一节 稳态压力的测量稳态压力的测量4 4：压力探针的测量误差分析：压力探针的测量误差分析3））Ma数对测量值的影响数对测量值的影响在气流压力测量中，在气流压力测量中，Ma数的增大会引起气流密度的变化，当数的增大会引起气流密度的变化，当Ma≥1时，时，探针上就产生了探针上就产生了 局局 部冲波，这个冲波是非等熵的，它改变了局部的气流部冲波，这个冲波是非等熵的，它改变了局部的气流压力，从而给静压和总压的测量带来误压力，从而给静压和总压的测量带来误 差。

头部为半球形的差头部为半球形的“L”形探针，形探针，当，当，α角较小时，在亚音速气流中，角较小时，在亚音速气流中， 测量值与测量值与Ma数无关 11115 5CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 压力测量压力测量第二节第二节 稳态压力指示仪表稳态压力指示仪表测压仪表测压仪表液柱式压力计液柱式压力计依据重力与被测压力平衡的原理制成的，可将被依据重力与被测压力平衡的原理制成的，可将被测压力转换为液柱的高度差进行测量测压力转换为液柱的高度差进行测量U U型管压力计、单管压力计以及斜管压力计型管压力计、单管压力计以及斜管压力计弹性式压力计弹性式压力计依据弹性力与被测压力平衡的原理制成，弹性依据弹性力与被测压力平衡的原理制成，弹性元件变形的多少反映了被测压力的大小。

元件变形的多少反映了被测压力的大小弹簧管压力计、波纹管压力计以及膜盒式压力计弹簧管压力计、波纹管压力计以及膜盒式压力计电气式压力计电气式压力计利用一些物质与压力有关的物理性质进行测压利用一些物质与压力有关的物理性质进行测压电阻应变片式、电容式、压电式、电感式、霍尔式电阻应变片式、电容式、压电式、电感式、霍尔式活塞式压力计活塞式压力计根根据据水水压压机机液液体体传传送送压压力力的的原原理理，，将将被被测测压压力力转换成活塞面积上所加平衡砝码的质量转换成活塞面积上所加平衡砝码的质量它它普普遍遍地地被被作作为为标标准准仪仪器器用用来来校校验验或或刻刻度度弹弹性性式压力计式压力计11611611116 6CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 压力测量压力测量第二节第二节 稳态压力指示仪表稳态压力指示仪表1 1：：U U形管压力计形管压力计测气体测气体△△P=P1－－P2     =ρg(h1+h2)提高工作液密度将增提高工作液密度将增加压力的测量范围，加压力的测量范围，但灵敏度要降低。

但灵敏度要降低11117 7CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 压力测量压力测量第二节第二节 稳态压力指示仪表稳态压力指示仪表2 2：单管式压力计：单管式压力计 由于由于U形管压力计需两次读取液面形管压力计需两次读取液面高度，为使用方便，设计出一次读高度，为使用方便，设计出一次读取液面高度的单管压力计取液面高度的单管压力计11118 8CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 压力测量压力测量第二节第二节 稳态压力指示仪表稳态压力指示仪表3 3：倾管式压力计：倾管式压力计主要用于测量微小压力、负压和压差，它将单主要用于测量微小压力、负压和压差，它将单管液柱压力计的测量管倾斜放置，这样可以提管液柱压力计的测量管倾斜放置，这样可以提高灵敏度，减少读数相对误差。

高灵敏度，减少读数相对误差P1P2斜管h1h2L11119 9CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 压力测量压力测量第二节第二节 稳态压力指示仪表稳态压力指示仪表4 4：弹簧管压力计：弹簧管压力计12120 0CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 压力测量压力测量第二节第二节 稳态压力指示仪表稳态压力指示仪表5 5：膜式压力计：膜式压力计膜式压力计分为膜式压力计分为膜片压力计膜片压力计和和膜盒压力计膜盒压力计两种。

前者主要用两种前者主要用于测量腐蚀性介质或非凝固、非结晶的粘性介质的压力；后于测量腐蚀性介质或非凝固、非结晶的粘性介质的压力；后者常用于测量气体的微压或负压它们的敏感元件分别是膜者常用于测量气体的微压或负压它们的敏感元件分别是膜片和膜盒片和膜盒 a a）弹性膜片）弹性膜片 （（b b）挠性膜片）挠性膜片 12121 1CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 压力测量压力测量第三节第三节 动态压力测量动态压力测量1 1：应变式压力传感器：应变式压力传感器压力作用于弹性敏感元件上，使它产生变形，在其变形的部压力作用于弹性敏感元件上，使它产生变形，在其变形的部位粘贴有电阻应变片，电阻应变片感受被测压力的变化，按位粘贴有电阻应变片，电阻应变片感受被测压力的变化，按这种原理设计的传感器称为电阻应变片式压力传感器。

这种原理设计的传感器称为电阻应变片式压力传感器传感器传感器电桥盒电桥盒动态应变仪动态应变仪光线示波器光线示波器12122 2CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 压力测量压力测量第三节第三节 动态压力测量动态压力测量2 2：压电式压力传感器：压电式压力传感器Ø压压电电效效应应，，一一些些物物质质在在一一定定方方向向上上受受外外力力作作用用而而产产生生变变形形时时，，在在它它们们的的表表面面上上会会产产生生电电荷荷；；当当外外力力去去掉掉后后，，它它们们又又重重新新回回到到不带电状态，这种现象称为压电效应不带电状态，这种现象称为压电效应Ø产产生生压压电电效效应应的的材材料料可可分分为为两两类类，，一一类类是是天天然然或或人人造造的的单单晶晶体，如石英等。

另一类是人造多晶体压电陶瓷，如钛酸钡等体，如石英等另一类是人造多晶体压电陶瓷，如钛酸钡等12123 3CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 压力测量压力测量第三节第三节 动态压力测量动态压力测量3 3：电感式压力传感器：电感式压力传感器电电感感式式压压力力传传感感器器以以电电磁磁感感应应原原理理为为基基础础，，利利用用磁磁性性材材料料和和空空气气的的导导磁磁率率不不同同，，把把弹弹性性元元件件的的位位移移量量转转换换为为电电路路中中电电感感量量的的变变化化或或互互感感量量的的变变化化，，再再通通过过测测量量线线路路转转变变为为相相应应的的电电流或电压信号流或电压信号12124 4CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 压力测量压力测量第三节第三节 动态压力测量动态压力测量4 4：电容式压力传感器：电容式压力传感器电容器的电容量由它的两个极板的大小、形状、相对位置和电电容器的电容量由它的两个极板的大小、形状、相对位置和电介质的介电常数决定。

如果一个极板固定不动，另一个极板感介质的介电常数决定如果一个极板固定不动，另一个极板感受压力，并随着压力的变化而改变极板间的相对位置，电容量受压力，并随着压力的变化而改变极板间的相对位置，电容量的变化就反映了被测压力的变化的变化就反映了被测压力的变化12125 5CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 压力测量压力测量第四节第四节 压力表的选择与标定压力表的选择与标定1 1：压力检测仪表的选择：压力检测仪表的选择 ① ①测压范围，测压范围，②②被测介质的物理化学性质，被测介质的物理化学性质，③③测试精度要求测试精度要求仪表量程选用仪表量程选用Ø为保证安全性，压力较稳定时，最大为保证安全性，压力较稳定时，最大工作压力工作压力不超过仪表量程的不超过仪表量程的3/43/4，压力波动较大时，最大工作压力不超过仪表量程的，压力波动较大时，最大工作压力不超过仪表量程的2/32/3。

Ø为保证准确度，为保证准确度，最小工作压力最小工作压力不低于满量程的不低于满量程的1/31/3 12126 6CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 压力测量压力测量第四节第四节 压力表的选择与标定压力表的选择与标定2 2：仪表精度的选择：仪表精度的选择Ø根据在测量时允许的最大测量误差选择仪表，可根据仪表的精度等级根据在测量时允许的最大测量误差选择仪表，可根据仪表的精度等级算出用该仪表测量可能引起的最大示值绝对误差算出用该仪表测量可能引起的最大示值绝对误差Ø另外在选择仪表时不需一味追求高精度，只要满足测量精度要求即可另外在选择仪表时不需一味追求高精度，只要满足测量精度要求即可12127 7CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 压力测量压力测量第四节第四节 压力表的选择与标定压力表的选择与标定3 3：仪表类型选择：仪表类型选择Ø被测介质压力大小；被测介质压力大小；Ø被测介质的性质，例如，氧气、乙炔都有专门的测量仪表，对腐蚀性被测介质的性质，例如，氧气、乙炔都有专门的测量仪表，对腐蚀性介质要采用不锈钢或其他耐腐蚀的材料；介质要采用不锈钢或其他耐腐蚀的材料；Ø对仪表输出信号的要求，例如是否需要为电信号；对仪表输出信号的要求，例如是否需要为电信号；Ø使用环境。

使用环境12128 8CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 压力测量压力测量第四节第四节 压力表的选择与标定压力表的选择与标定4 4：压力表的安装：压力表的安装取压口的选择取压口的选择Ø气气–上部上部  防堵防堵Ø汽汽–侧上部侧上部  防堵，防液，防气防堵，防液，防气Ø液液–侧下部侧下部  防堵，防汽防堵，防汽气气汽汽液液12129 9CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 压力测量压力测量第四节第四节 压力表的选择与标定压力表的选择与标定4 4：压力表的安装：压力表的安装取压口的位置取压口的位置Ø稳定无涡流区（直线管段，避开拐弯、分叉等）。

稳定无涡流区（直线管段，避开拐弯、分叉等）Ø除了被测介质以处，不接触其它物质除了被测介质以处，不接触其它物质Ø不易堵塞不易堵塞取压孔形状取压孔形状Ø孔径要小孔径要小Ø要与壁面垂直要与壁面垂直Ø孔口应无毛刺孔口应无毛刺13130 0CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 压力测量压力测量第四节第四节 压力表的选择与标定压力表的选择与标定4 4：压力表的安装：压力表的安装取压口的位置取压口的位置Ø稳定无涡流区（直线管段，避开拐弯、分叉等）稳定无涡流区（直线管段，避开拐弯、分叉等）Ø除了被测介质以处，不接触其它物质除了被测介质以处，不接触其它物质Ø不易堵塞不易堵塞取压孔形状取压孔形状Ø孔径要小孔径要小Ø要与壁面垂直要与壁面垂直Ø孔口应无毛刺孔口应无毛刺13131 1CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 流速测量流速测量第一节第一节  毕托管测试技术毕托管测试技术第二节第二节  热线热线(热膜热膜)测试技术测试技术第三节第三节  激光多普勒测速技术激光多普勒测速技术第四节第四节  粒子图像测速技术粒子图像测速技术13132 2CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 流速测量流速测量第一节第一节  毕托管测试技术毕托管测试技术1 1：速度探针：速度探针测量原理：根据不可压缩流体中佰努利方程测量原理：根据不可压缩流体中佰努利方程：：因此只要测出流体的总压，静压以及流体的密度就可用上式因此只要测出流体的总压，静压以及流体的密度就可用上式求出流体的速度。

求出流体的速度13133 3CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 流速测量流速测量第二节第二节  热线热线(热膜热膜)测试技术测试技术1 1：热线风速仪：热线风速仪工作原理工作原理：： 用恒定电流对热丝加热时，由于流体对热线有冷却作用，而用恒定电流对热丝加热时，由于流体对热线有冷却作用，而流体冷却能力随流速的增大而加强，因此，可根据热线温度的高低流体冷却能力随流速的增大而加强，因此，可根据热线温度的高低( (即热即热丝电阻值的大小丝电阻值的大小) )来测量流体的速度，这是等电流法测量流体流速的原理来测量流体的速度，这是等电流法测量流体流速的原理如果保持热线的温度一定如果保持热线的温度一定( (即电阻一定即电阻一定) )，则可建立热线电流和流体速度的，则可建立热线电流和流体速度的关系，这也就是等温法的原理。

关系，这也就是等温法的原理13134 4CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 流速测量流速测量第三节第三节  激光多普勒测速技术激光多普勒测速技术1 1：工作原理：工作原理 激激光光多多普普勒勒效效应应：：当当激激光光照照射射到到跟跟随随流流体体一一起起运运动动的的微微粒粒上上时时，，微微粒粒散散射射的的散散射射光光频频率率将将偏偏离离入入射射光光频频率率，，频频率率偏偏离离量量称称做做多多普普勒勒频频移移多多普普勒勒频频移移与与微微粒粒的的运运动动速速度度( (流流体体的的流流速速) )成成正正比比，，故故测测量量出出多多普普勒勒频频移移即即得得流流体体速度13135 5CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 流速测量流速测量第三节第三节  激光多普勒测速技术激光多普勒测速技术2 2：主要用途：主要用途 (1)(1) 非非接接触触式式测测量量，，且且可可同同时时测测量量一一空空间间点点上上两两个个或或三三个个方方向向的的速速度度分分量量，，适用于测量涡旋流、分离流、燃烧流及两相流等复杂流场；适用于测量涡旋流、分离流、燃烧流及两相流等复杂流场； (2)(2)可可实实时时测测量量一一点点速速度度随随时时间间的的变变化化( (包包括括大大小小和和方方向向) )，，因因此此适适用用于于对对不不定常流、脉动流中一点的持续测量，获得速度定常流、脉动流中一点的持续测量，获得速度- -时间波形；时间波形； (3)(3)在在定定常常流流中中逐逐点点测测量量速速度度，，可可获获得得不不同同方方向向的的速速度度剖剖面面，，适适用用于于测测量量任任意截面上的速度剖面、边界层速度剖面及壁面摩擦力等；意截面上的速度剖面、边界层速度剖面及壁面摩擦力等； 13136 6CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 流速测量流速测量第三节第三节  激光多普勒测速技术激光多普勒测速技术13137 7CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 流速测量流速测量第四节第四节 粒子图像测速技术（粒子图像测速技术（PIV)1 1：：PIVPIV产生背景产生背景Ø局部点的信息和平均的数据无法准确反映流场的特性局部点的信息和平均的数据无法准确反映流场的特性：如全场测试燃烧火：如全场测试燃烧火焰、观测高湍流中不断改变的空间结构等。

焰、观测高湍流中不断改变的空间结构等Ø特殊的稳定流场特殊的稳定流场：如狭窄流场，采用热线风速探头会破坏流场状态，而激：如狭窄流场，采用热线风速探头会破坏流场状态，而激光多普勒系统的测量光束难以相交成理想的测量区域光多普勒系统的测量光束难以相交成理想的测量区域PIVPIV优点：优点：能够测量整体流场的瞬时能够测量整体流场的瞬时速度信息，且对流场无扰动速度信息，且对流场无扰动13138 8CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 流速测量流速测量第四节第四节 粒子图像测速技术（粒子图像测速技术（PIV)2 2：：PIVPIV工作原理工作原理Ø测量示踪粒子在测量示踪粒子在△△t t内的位移来计算流体速度；内的位移来计算流体速度；Ø位移信息是位移信息是t t和和t+t+△△t t时刻的粒子图像。

时刻的粒子图像Ø采用激光器发射的脉冲光照明流场，利用示踪粒子的散射光成像，并拍摄采用激光器发射的脉冲光照明流场，利用示踪粒子的散射光成像，并拍摄粒子图像粒子图像13139 9CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China 课后作业课后作业请思考：请思考：1 1：如何测量移动物块的对流换热系数？：如何测量移动物块的对流换热系数？2 2：测点中如何测试温度：测点中如何测试温度/ /速度速度/ /压力，用什么仪器？压力，用什么仪器？3 3：基于实际隧道断面进行缩尺度模型实验（：基于实际隧道断面进行缩尺度模型实验（1/20)1/20)，方腔内移动物块，方腔内移动物块的速度的速度V V与实际列车运行速度与实际列车运行速度V V0 0有何关系有何关系? ?4 4：如何测量移动物块的热流密度？：如何测量移动物块的热流密度？14140 0CUCD中国中国中国中国····城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院城市建设研究院China Urban Construction Design & Research InstituteChina Urban Construction Design & Research InstituteReview and Forecast on MSW Incineration in China END！！14141 1The End谢谢您的聆听！ 期待您的指正！。