热电偶特性及2018

2017~2018春季学期热工基础A（1）期末考试一、简答题1.什么是平衡状态，热力过程，准静态过程和可逆过程？准静态过程如何处理平衡状态与状态变化的矛盾，实现可逆过程的充要条件是什么？可逆过程提出的意义2.写出闭口系统及稳态稳流开口系的能量方程，并推出膨胀功、轴功和技术功三者的关系式用稳态稳流能量方程分析涡喷发动机燃烧室、涡轮及喷管的能量转换特点，得出对其适用的简化能量方程式。

3.对未饱和空气在焓湿图上定性表示出干球温度、湿球温度及露点温度4.在P-V，T-S图中画出Brayton循环各过程。

如何提高燃气轮机循环热效率？提出至少一种措施5.（1）采用二级活塞式压缩机将压力为0.1MPa的空气压至2.5MPa，中间压力为多少时耗功最小？（2）质量分数32％的O2和68％的N2混合，求混合气体折合气体常数及折合分子量（3）流体把2100KJ热量传给周围温度为300K的环境，若流体熵变为-5KJ/K，问这一过程能否实现，若能实现，可逆还是不可逆？（4）如果用热效率33%的热机来拖动供热系数为5的热泵，将热泵的排热量用于加热某采暖系统的循环水，若热机每小时从热源取10000KJ，则建筑物将获得多少热量？（5）用遵循范德瓦尔方程的气体在两个恒温热源T1、T2（T1>T2）间进行一卡诺循环，求热机效率ηt（6）空气以100m/s的速度在管道中流动，温度计测空气温度为70℃；假设气流在温度计周围完全滞止，此时空气实际温度（静温）为多少？已知，空气定压比热Cp=1.0KJ/Kg*K6.名词解释（1）热扩散系数（2）肋效率（3）Bi和Nu的表达式及物理意义（4）漫射表面（5）灰体（6）角系数7.时间常数与哪些因素有关，在用热电偶测定气流的非稳态温度场时，怎样才能改善热电偶的温度响应特性8.解释边界层的主要特点及引入边界层概念的意义9.流体在（1）外掠平板（2）管内流动（3）外掠管束三种情况下特征速度和定性温度如何选取10.试述气体辐射的基本特点二、计算题1、某理想气体经历了循环1-2-3-1，1-2定容吸热，2-3绝热膨胀，3-1定压放热（1）画出循环的P-V，T-S图；（2）到处循环热效率与增压比λ=P2/P1的关系（3）分析增压比λ对循环效率的影响2、空气流经喷管做定熵流动，进口速度W可忽略，进口截面上空气参数：压力P1，温度T1，出口处压力为P2，且P2/P1大于临界压比βc，若喷管效率为ηn，空气绝热系数为k，定压比热为C p，试求喷管出口处实际流速W2a及实际温度T2a3.某平壁有固定大小的内热源Φ，已知X=0处t=t1，X=δ，处t=t2，试导出该平壁中温度分布的表达式及最高温度的所在位置4.管内湍流强制对流换热时，Nu数和Re和Pr有关，试以电加热方式加热管内水的强制对流换热为例，说明实验中应测量哪些物理量5.在两块平行放置的相距很近的大平板1与2中插入一块很薄的第三块平板3；已知各平板的发射率均为ε，讨论插入第三块平板后与未插入第三块平板前，两种情况下1和2之间的辐射换热量的关系，要求画出辐射传热网络图。

卡簧式热电偶介绍卡簧式热电偶是一种常用于测量温度的传感器。

它由热电偶和卡簧两部分组成。

热电偶是一种能够将温度变化转换为电势差的装置，而卡簧则用来固定热电偶，并起到保护作用。

卡簧式热电偶具有结构简单、稳定可靠、响应速度快等特点，被广泛应用于工业自动化控制、实验室科研等领域。

结构和原理卡簧式热电偶由热电偶、卡簧、保护管、引线等部分组成。

热电偶由两种不同金属导线焊接而成，通常为铜-常数(NiCr-Ni)型。

当两种导线端电温度不同时，将产生热电势差。

卡簧通常由不锈钢制成，它能够压紧热电偶，并使其与被测物体保持良好的接触。

保护管主要起到保护热电偶的作用，防止其受到外界环境的影响。

工作原理1.当热电偶的两端温度不同时，两种金属导线间会产生热电势差。

2.热电势差经过引线传输到测量仪表。

3.测量仪表根据热电势差的大小，通过对应的温度-电势关系曲线，将电势差转换为温度值。

应用领域卡簧式热电偶广泛应用于各个领域，包括工业自动化控制、实验室科研、航空航天等。

工业自动化控制在工业领域中，卡簧式热电偶常用于温度测量和自动控制。

它可以被安装在各种设备和管道上，用于测量物体的温度。

通过对温度的实时监测，工程师可以根据需要对工艺参数进行调整，以保证工艺的稳定和质量的一致。

实验室科研在实验室科研中，卡簧式热电偶常用于测量样品的温度。

不同的实验需要不同的温度范围和精度，卡簧式热电偶能够满足这些要求，并提供可靠准确的温度数据。

航空航天在航天器和飞机等航空航天领域，温度的监测和控制非常重要。

卡簧式热电偶由于其结构简单、稳定可靠的特点，被广泛用于航空航天设备中。

它可以承受高温、低温等极端条件，并能够提供精确的温度数据，以确保飞行安全和设备正常运行。

优缺点卡簧式热电偶作为一种传感器，具有如下优点和缺点：优点1.结构简单，制造成本低。

2.稳定可靠，使用寿命长。

3.快速响应，适用于需要快速测量的场合。

4.能够适应不同的温度范围和环境。

缺点1.精度相对较低，一般适用于一般要求的温度测量。

实用标准文案热电偶的特性及其应用一、实验简介热电偶有着测温范围宽、灵敏度和准确度高、结构简单、不易损坏，并且可以进行动态测量和记录的许多优点，因而被应用于温度的传感、工业加热炉温的测量、金属熔点的测量、数据采集与温度控制等诸多方面。

二、实验目的1、了解热电偶测温的基本原理和方法2、了解热电偶定标的基本方法3、掌握热电偶的基本规律三、实验仪器FB203 温度传感加热装置，自组装热电偶，万用表。

四、实验原理1821 年塞贝克 (T. J. Seebeck) 发现，当构成回路的两种不同金属的两个连接点温度不同时，回路中会有恒定电流产生，如图 1 所示，这表示两种金属的接触处由于温度差而产生了电动势，叫做温差电动势，这种电路称为热电偶，该现象称为塞贝克效应。

热电偶的温差电动势与两接头之图 1 两种不同金属构成的闭合电路间的温度关系比较复杂，可以用下式表示：E T2 S B (T ) S A (T ) dTT1S(T)表示金属的塞贝克系数，T2为热端的温度， T1为冷端的温度。

但是在较小温差范围内可以近似的认为温差电动势 E 与温度差 (T2-T 1 )成正比，即：E C(T2T1)式中 C 称为温差系数，单位为V℃-1，它表示两接点的温度相差1℃时所产生的电动势，其大小取决于组成温差电偶材料的性质，即：C= k e Ln 式中 k 为玻尔兹曼常量， e 为电子电量，电子数目。

对于热电偶而言，有如下两个常见定律：n0 A/ n0Bn 0A和 n 0B为两种金属单位体积内的自由1、中间导体定律在热电偶回路中接入中间导体（第三导体），只要中间导体两端温度相同，中间导体的引入对热电偶回路总电势没有影响，这就是中间导体定律。

应用 :依据中间导体定律，在热电偶实际测温应用中，常采用热端焊接、冷端开路的形式，冷端经连接导线与显示仪表连接构成测温系统。

2、中间温度定律热电偶回路两接点（温度为 T、T0）间的热电势，等于热电偶在温度为 T、 T n时的热电势与在温度为T n、 T0 时的热电势的代数和，如图 2 所示。

各种热电偶特性镍铬硅—镍硅热电偶（分度号为N）是70年代由澳大利亚的Burley等人首先研制出来的。

它是一种新型镍基合金测温材料，也是国际上近20年来在贱金属热电偶合金材料研究方面取得唯一的重大成果。

有可能取代其余四扎种贱金属热电偶，目前正在引起人们的高度重视。

它的主要特点是，在1300℃以下，高温抗氧化能力强，热电动势的长期稳定性及短期热循环的复现性好，耐核辐射及耐低温性能也好。

在-200～1300℃范围内，有全面取代贱金属热电偶与部分代替S热电偶的趋势。

N型热电偶的主要特性有以下五点：1、高温抗氧化能力强，长期稳定性好。

针对K型热电偶镍铬极中Cr，Si元素择优氧化引起合金沉成分不均匀、热电动势漂移等问题，在N型热电偶的正极中增加Cr，Si含量使镍铬合金的氧化模式由内氧化转变成外氧化，致使氧化反应仅在表面进行；又在负极中增添溶质元素Mg与Si，尽管Si含量增大要降低热电动势，但可使金属与氧化物间的钝化膜更加致密。

并因Mg与Si择优氧化形成扩散势垒，阻止“绿蚀”现象向内部扩散，抑制进一步氧化发生。

对在1200℃下经过1000h的K，N型热电偶的正极进行显微结构观察表明，K 型热电偶的氧化层很厚，近1mm，而N型热电偶却几乎看不到氧化膜的成长。

又因K型热电偶负极中含有Mn，虽有调整热电动势的作用，但却极大地影响了它的高温稳定性。

为此，N 型热电偶中不再添加Mn。

因此，它的高温稳定性与使用寿命较K型热电偶明显提高。

2、在250～550℃范围内的短期热循环稳定性好。

K型热电偶在上述温度范围内循环使用时，因其显微结构发生变化，形成短程有序结构（即所谓的K状态），致使其热电动势不稳定，而N型热电偶能消除此种短期不稳定性。

在Ni-Cr二元合金中，Cr含量在5%～30%的范围内，存在着原子晶格结构的有序→无序转变，但在此成分范围内，有一个很小的区域，即Cr含量为14%～16%左右时，例如Cr含量为14.2%的镍铬硅合金，将不因结构上有序→无序的转变而引起热电动势值有较大的变化。

附录 A 热工仪表及控制装置绝缘电阻表具有保护接地端子或保护接地的仪表，在不同试验条件下进行绝缘电阻试验时，其与地绝缘的端子同外壳（或与地）之间、互相隔离的端子之间分别施加的直流试验电压（绝缘电阻表电压）应符合表的规定值，绝缘电阻不小于表的规定值。

无保护接地端子或保护接地点的仪表，在不同试验条件下进行绝缘电阻试验时，各类端子与外壳之间分别施加的直流试验电压（绝缘电阻表电压）应符合表的规定值，绝缘电阻不小于表的规定值。

表热工仪表及控制装置绝缘电阻（二）附录 B 取源部件及敏感元件安装工程记录表取源部件及敏感元件安装记录见表。

表取源部件及敏感元件安装记录表机组工程编号：注：附光谱分析、《电力建设施工技术规范第 4 部分：热工仪表及控制装置》DL 要求的焊口探伤检测报阀门、压力容器水压试验记录见表。

表阀门、压力容器水压试验记录表机组工程编号：注：附光谱分析、《电力建设施工规范第 4 部分：热工仪表及控制装置》DL 要求的焊口探伤检测报告。

流量孔板和喷嘴检查记录见表。

表流量孔板和喷嘴检查记录表机组工程编号：机械量传感器安装记录见表。

表机械量传感器安装记录表机组工程编号：隐蔽工程签证见表。

表隐蔽工程签证机组工程编号：附录 C 就地检测和控制仪表安装工程记录表仪表及设备安装记录见表。

表仪表及设备安装记录表机组工程编号：附录 C 就地检测和控制仪表安装工程记录表附录 E 电缆桥架安装工程记录表电缆桥架安装记录见表。

表电缆桥架安装记录表附录 F 电线和电缆的敷设及接线安装工程记录表电缆、补偿导线敷设记录见表。

表电缆、补偿导线敷设记录表机组工程编号：/附录G 管路的敷设和连接安装工程记录表管路敷设安装记录见表。

表管路敷设安装记录表机组工程编号：附录G 管路的敷设和连接安装工程记录表第 4 部分：热工仪表及控制装置》DL 要求的焊口探伤检测报告。

注：附光谱分析、《电力建设施工技术规范严密性试验记录见表。

表严密性试验记录表机组工程编号：附录H 屏蔽与接地工程安装工程记录表热控专用接地装置、保护、屏蔽、信号接地线安装记录见表。

热电偶测温性能实验报告热电偶测温性能实验报告引言：热电偶是一种常用的温度测量装置，其原理基于热电效应。

热电偶由两种不同材料的导线组成，当两个导线的接触点处于不同温度时，就会产生电动势。

本实验旨在探究热电偶的测温性能，包括响应时间、测量精度和线性度等方面的考察。

实验装置：本实验采用了一组标准热电偶和温度控制装置。

标准热电偶由铜和常见的测温材料铁铬合金（K型热电偶）组成。

温度控制装置通过加热电源和温度传感器实现对被测温度的控制和监测。

实验步骤：1. 将标准热电偶的冷端固定在恒温槽中，确保冷端与环境温度相同。

2. 将标准热电偶的热端与被测温度接触，确保接触良好。

3. 打开温度控制装置，设定被测温度为25℃。

4. 记录热电偶输出电压，作为初始电压。

5. 逐步提高温度控制装置的设定温度，每次提高5℃，并记录热电偶输出电压。

6. 当设定温度达到80℃时，开始逐步降低温度控制装置的设定温度，每次降低5℃，并记录热电偶输出电压。

7. 重复步骤3-6，直到设定温度回到25℃。

实验结果：通过实验记录的数据，我们可以得到热电偶在不同温度下的输出电压。

根据热电偶的特性曲线，我们可以计算出热电偶的响应时间、测量精度和线性度等性能指标。

1. 响应时间：响应时间是指热电偶从遇到温度变化到输出电压稳定的时间。

通过实验数据的处理，我们可以绘制出热电偶的响应时间曲线。

从曲线上可以看出，热电偶在温度变化后，输出电压会迅速变化，并在一段时间后趋于稳定。

响应时间可以通过计算输出电压达到稳定值所需的时间来确定。

2. 测量精度：测量精度是指热电偶测量温度与真实温度之间的偏差。

通过实验数据的处理，我们可以计算出热电偶的测量精度。

一般来说，热电偶的测量精度与热电偶的材料和制造工艺有关。

在实验中，我们可以通过与其他精度更高的温度测量装置进行比对，来评估热电偶的测量精度。

3. 线性度：线性度是指热电偶输出电压与温度之间的关系是否呈线性。

通过实验数据的处理，我们可以绘制出热电偶的线性度曲线。

关于热电偶进行温度补偿问题的相关技术分析作者：袁媛来源：《经济技术协作信息》 2018年第22期热电偶热电势的大小与其两端的温度有关，其温度一热电势关系曲线是在冷端温度为0℃时分度的。

在实际应用中，由于热电偶冷端暴露在空间受到周围环境温度的影响，所以测温中的冷端温度不可能保持在O℃不变，而热偶电势既决定于热端温度，也决定于冷端温度。

所以，如果冷端温度自由变化，必然会引起测量误差。

为了消除这种误差，必须进行冷端温度补偿。

一、热电偶的冷端温度补偿方法可以采用以下的方法：1．补偿导线延长法补偿导线是特种导线，用于热电偶和二次仪表间的信号传输，能够消除热电偶冷端温度变化引起的测量误差，保证仪表对介质温度的精确测量。

补偿导线在一定温度范围内与所连接的热电偶具有相同或十分相近的热电特性。

根据热电偶补偿导线标准，不同的热电偶所配用的补偿导线也不同，并且有正负极性之分，各种补偿导线的正极均为红色，负极的不同颜色分别代表不同的分度号和导线。

使用时注意与型号匹配，并且电极不能接错，否则将产生较大的测量误差。

2冰点法各种热电偶的分度表都是在冷端为0℃的情况下制定的，如果把冷端置于能保持0℃的冰点槽内，则测得的热电势就代表被测的实际温度。

冰点法一般在实验室的精密测量中使用。

3计算修正法用计算修正法来补偿冷端温度变化的影响只适用于实验室或临时性测温的情况，而对于现场的连续测量是不实用的。

4仪表零点校正法如果热电偶的冷端温度比较恒定，与之配用的显示仪表调整又比较方便，则可采用此种方法来实现冷端温度补偿。

5补偿电桥法补偿电桥法是采用不平衡电桥产生的直流毫伏信号，来补偿热电偶因冷端温度变化而引起的热电势变化，有称为冷端补偿器。

二、有关热电偶回路的几个结论l如组成热电偶回路的两种导体材料相同，则无论热电偶两端温度如何，热电偶回路内的总热电势为零。

2如热电偶两端温度相同，T=TO，则尽管两热电偶丝的材料不同，热电偶回路内的总热电势亦为零。

浸入式热电偶
一、热电偶的优点
1、测量精度高。

因热电偶直接与被测对象接触，不受中间介质的影响。

2、测量范围广。

常用的热电偶从-50到1600℃均可边续测量，某些特殊热电偶低可测到-269℃(如金铁镍铬)，高可达+2800℃(如钨-铼)。

3、构造简单。

热电偶通常是由两种不同的金属丝组成，而且不
受大小和开头的限制，外有保护套管，用起来非常方便。

二、热电偶测温基本原理
将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来，构成一个闭合回路。

当导体A和B的两个执着点1和2之间存在温差时，两者之间便产生电动势,因而在回路中形成一个大小的电流,这种现象称为热电效应。

热电偶就是利用这一效应来工作的。

三、热电偶的种类
常用热电偶可分为标准热电偶和非标准热电偶两大类。

所调用标
准热电偶是指国家标准规定了其热电势与温度的关系、允许误差、并有统一的标准分度表的热电偶，它有与其配套的显示仪表可供选用。

非标准化热电偶在使用范围或数量级上均不及标准化热电偶，一般也没有统一的分度表，主要用于某些特殊场合的测量。

热电偶和热电阻全部按IEC国际标准生产，并zhi定S、B、E、K、R、J、T七种标准化热电偶为我国统一设计型热电偶。

四、热电偶的结构
为了保证热电偶可靠、稳定地工作，对它的结构要求如下：
1、组成热电偶的两个热电极的焊接必须牢固。

2、两个热电极彼此之间应很好地绝缘，以防短路。

3、补偿导线与热电偶自由端的连接要方便可靠。

4、保护套管应能保证热电极与有害介质充分隔离。

aa级热电偶-回复标题：AA级热电偶：温度测量的可靠伙伴引言：AA级热电偶作为一种常用的温度测量设备，在工业领域中发挥着重要的作用。

它具有测量范围广、精度高、响应快等优点，能够在恶劣环境下稳定工作。

本文将一步一步介绍AA级热电偶的原理、结构、应用以及维护等方面的内容，以帮助读者更深入了解并正确使用这一设备。

一、AA级热电偶的原理AA级热电偶是一种利用热电效应进行温度测量的器件。

根据该效应，当两种不同金属连接形成闭合回路后，当两个接触点之间的温度差异存在时，就会在回路上产生电动势。

二、AA级热电偶的结构AA级热电偶由两种不同材料的金属线组成，一根被称为热电偶电极的探头，另一根称为冷端引线。

一端连接在测量点，另一端连接在测量仪表上。

常用的金属材料有铜、镍、铬等。

三、AA级热电偶的应用1. 工业过程监测：AA级热电偶可用于各种工业过程的温度测量，如石化、冶金、电力等行业。

它能够在高温、低温、高压、腐蚀性环境等极端条件下稳定工作，满足工业生产中对温度测量的要求。

2. 环境监测：AA级热电偶可用于室内外环境温度的监测，如温室、仓储物流等场所。

它能够快速、准确地获取环境温度，为环境调节提供重要依据。

3. 科学研究：AA级热电偶可用于科学实验中的温度测量，如化学实验、材料研究等。

它高精度、高灵敏度的特点，使得科学家能够更加准确地获取实验数据，进而推动科学研究的进展。

四、AA级热电偶的维护为了保证AA级热电偶的测量精度和使用寿命，需要注意以下几点：1. 防护：AA级热电偶的探头应该避免与任何腐蚀性介质接触，以防止探头氧化或损坏。

2. 清洁：定期清洁AA级热电偶，去除其表面积存的脏物或氧化层，以确保准确的温度测量。

3. 校准：定期对AA级热电偶进行校准，以确保其测量精度。

校准可通过与标准温度源对比，进行误差修正。

结论：AA级热电偶作为一种重要的温度测量设备，具有测量范围广、精度高、响应快的优点。

在工业、环境监测、科学研究等领域有着广泛的应用。