第6章低温测量系统 要求掌握的内容: ◆1电阻温度计和热电偶温度计的工作原理。 ◆2推导定容气体温度计温度与压力的关系式。 ◆3掌握孔板流量计和文丘利管流量计的工作原 理、压差的测量方法及各自的优缺点。 ◆4回转式流量计的工作原理及优缺点。 ◆5静压、电阻和电容液位计的工作原理
第6章 低温测量系统 要求掌握的内容： 1 电阻温度计和热电偶温度计的工作原理。 2 推导定容气体温度计温度与压力的关系式。 3 掌握孔板流量计和文丘利管流量计的工作原 理、压差的测量方法及各自的优缺点。 4 回转式流量计的工作原理及优缺点。 5 静压、电阻和电容液位计的工作原理
6.23、金属电阻温度计 ◆原理:导体或半导体的电阻率随温度变化而 变化; ◆种类(据传感器种类分类) 铂电阻温度计,在低温系统用得较多; 铜电阻温度计 铅电阻温度计,缺点:常温下易变形; 铟电阻温度计,优点:在低温下与铂电阻相比具 有较高的灵敏度。 ◆标定
6.2.3、金属电阻温度计 原理：导体或半导体的电阻率随温度变化而 变化； 种类（据传感器种类分类） – 铂电阻温度计，在低温系统用得较多； – 铜电阻温度计 – 铅电阻温度计，缺点：常温下易变形； – 铟电阻温度计，优点：在低温下与铂电阻相比具 有较高的灵敏度。 标定
624、半导体电阻温度计 原理 半导体的电导率(电阻率的倒数)与温度有关。 高温条件下,电阻率与1/T的指数函数成正比; 低温条件下:导电是由于杂质的存在(释放或接 受电子)而进行的。 ◆传感器种类 人-储电阻温度计:掺入砷、镓或锑来获得所需的电 阻特性 碳电阻温度计:低温测量用温度计 返回
原理 – 半导体的电导率（电阻率的倒数）与温度有关。 – 高温条件下，电阻率与1/T的指数函数成正比； – 低温条件下：导电是由于杂质的存在（释放或接 受电子）而进行的。 传感器种类 – 锗电阻温度计：掺入砷、镓或锑来获得所需的电 阻特性； – 碳电阻温度计：低温测量用温度计 6.2.4、半导体电阻温度计 返回
625、热电偶 ◆原理 塞贝克效应:两种不同的导体两端连接成回路, 设两端为a和b,当a、b两点温度不同时,则两点 间会产生电动势eoe值的大小与两种导体材料和 两端所处的温度有关,使用时,热电偶的材料是 确定的,热电偶的一端放入参考温度中(如放入冰 水混合物中),另一端放入被测环境中,则热电偶 的电动势与被测温度之间存在一一对应的关系, 测得电动势即可测得被测环境的温度值。 ◆种类 铜-康铜:适用温度范围-200℃~环境温度; 铬铝-铝铬:适用温度范围-200℃~环境温度; 铬铝-金铁:适用10~180K 标定
6.2.5、热电偶 原理 – 塞贝克效应：两种不同的导体两端连接成回路， 设两端为a和b，当a、b两点温度不同时，则两点 间会产生电动势e。e值的大小与两种导体材料和 两端所处的温度有关，使用时，热电偶的材料是 确定的，热电偶的一端放入参考温度中(如放入冰 水混合物中)，另一端放入被测环境中，则热电偶 的电动势与被测温度之间存在一一对应的关系， 测得电动势即可测得被测环境的温度值。 种类 – 铜-康铜：适用温度范围-200℃~环境温度； – 铬铝-铝铬：适用温度范围-200℃~环境温度； – 铬铝-金铁：适用10~180K 标定
62.6、定容气体温度计 毛细管 ◆1、原理 通过测压力来测温度 P)·2、标定 目的:找到P与T之间的关系式 压力计 研究对象:充气温包+毛细管 压力表组成的系统中的气体 两点假设: 低温区 气体为理想气体; ·忽略常温下毛细管和压力表中的 充气温包 气体,以充气温包中气体为研究 对象 ◆注:充气温包中气体种类与待测 低温区的流体种类不一致 图64定容气体温度计
1、原理 – 通过测压力来测温度 2、标定 – 目的：找到P与T之间的关系式 – 研究对象：充气温包+毛细管+ 压力表组成的系统中的气体 – 两点假设： • 气体为理想气体； • 忽略常温下毛细管和压力表中的 气体，以充气温包中气体为研究 对象 注：充气温包中气体种类与待测 低温区的流体种类不一致 6.2.6、定容气体温度计
62.6、定容气体温度计 毛细管 据理想气体状态方程, PVEnRT P 对于固定容积的密封容 器,V,n,R为定值 压力计 则T/P为常数 假设已知温度Ts下测得的 低温区 压力为Ps,则 T/P=TS/Ps 充气温包 则:T=PTs/Ps 用压力表测得压力P即可求得 温度T。 图64定容气体温度计 返回
据理想气体状态方程， PV=nRT 对于固定容积的密封容 器， V ， n ， R为定值 则T/P为常数 假设已知温度Ts下测得的 压力为Ps，则 T/P=Ts/Ps 则：T=P*Ts/Ps 用压力表测得压力 P即可求得 温度 T 。 6.2.6、定容气体温度计 返回
6.3、流量测量 分别测V和密度: 质量 63.1孔板流量让、63,2文丘利管流量让 流流量 量 直接测质量流量 6.3回转式质量流量让 体积 流量 6.34涡轮流量让 讲各种流量计 ◆工作原理 ◆标定 ◆第一变量,如ΔP和转速等的测定 返回
讲各种流量计 工作原理 标定 第一变量，如ΔP和转速等的测定 流 量 质量 流量 分别测V和密度： 6.3.1 孔板流量计、6.3.2 文丘利管流量计 直接测质量流量： 6.3.3 回转式质量流量计 体积 流量 6.3.4 涡轮流量计 6.3、流量测量 返回
6.3.1、孔板流量计 液流 p1-p2 图69孔板流量计 ◆1、原理:在管道中放置一局部阻力元件,则 在阻力元件的上下游之间会产生一静压差 △P,△P与流量之间存在函数关系,则测得 △P即可得到流量值
1、原理：在管道中放置一局部阻力元件，则 在阻力元件的上下游之间会产生一静压差 ΔP，ΔP与流量之间存在函数关系，则测得 ΔP即可得到流量值。 6.3.1、孔板流量计
6.3.1、孔板流量计 液流 P1-p2 图69孔板流量计 3、△P的测量 测△P时,三种测压点(包括上下游)的放置方法 ①角接法:测压点接于孔板邻近 ②法兰接法:测压点放置在孔板流量计上游254mm(10英 寸)处及下游同样远处; ③D,D2接法:上游测点距流量计:一个直径长度处D) 下游测点距流量计:半个直径长度处,(D2)
3、ΔP的测量 测ΔP时，三种测压点（包括上下游）的放置方法 – ①角接法：测压点接于孔板邻近； – ②法兰接法：测压点放置在孔板流量计上游25.4mm（10英 寸）处及下游同样远处； – ③D，D/2接法：上游测点距流量计：一个直径长度处,(D) 下游测点距流量计：半个直径长度处,(D/2) 6.3.1、孔板流量计
6.3.1、孔板流量计 ◆4、孔板流量计的优点 用水作液体得到的标定曲线(指Cd,Ca, Ao)可直接用于液氢、液氧、液氮; 测量方法简单。 5、孔板流量计的缺点 此流量计是通过测△P来测量流量的,则会 对流体产生一个较大的永久压力损失; 测饱和状态下低温流体时,由于压降,使 低温饱和流体中产生汽相,成为两相流, 所以此流量计测饱和状态下的低温流体不 理想。 返回
4、孔板流量计的优点 – 用水作液体得到的标定曲线（指Cd，Ca， Ao）可直接用于液氢、液氧、液氮； – 测量方法简单。 5、孔板流量计的缺点 – 此流量计是通过测ΔP来测量流量的，则会 对流体产生一个较大的永久压力损失； – 测饱和状态下低温流体时，由于压降，使 低温饱和流体中产生汽相，成为两相流， 所以此流量计测饱和状态下的低温流体不 理想。 6.3.1、孔板流量计 返回