温度检测及仪表
在工业生产过程中,为了正确地指导生产操作、保证生产安全、保证产品质量和实现生产过程自动化,一项必不可少的工作是准确而及时地检测出生产过程中的各个有关参数,例如温度、压力、流量及物位等。用来检测这些参数的技术工具称为检测仪表。用来将这些参数转换为一定的便于传送的信号(例电信号或气压信号)的仪表通常称为传感器。当传感器的输出为单元组合仪表中规定的标准信号(4一20mA DC,20一100kPa)时,通常称为变送器。本章将主要介绍有关温度、压力、流量、物位等参数的检测方法、检测仪表及相应的传感器或变送器。
温度是表征物体冷热程度的物理量。是各种工业生产和科学实验中最普遍而重要的操作参数。除此之外,在现代化的农业和医学中也是不可缺少的。
尤其在化工生产中,温度的测量与控制有着重要的作用。众所周知,任何一种化工生产过程都伴随着物质的物理和化学性质的改变,都必然有能量的交换和转化,其中最普遍的交换形式是热交换形式。因此,化工生产的各种工艺过程都是在一定的温度下进行的。例如精馏塔的精馏过程中,对精馏塔的进料温度、塔顶温度和塔釜温度都必须按照工艺要求分别控制在一定数值上。又如用N2和H2生产合成NH3的反应过程,在触媒存在的条件下,反应温度是500℃,否则产品不合格.严重时还会发生事故。因此说,温度的测量与控制是保证化学反应过程正常进行与安全运行的重要环节。
温度不能直接测量,只能借助于冷热不同物体之间的热交换,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,即达到热平衡状态为止。利用这一原理,可以选择某一物体同被测物体相接触,并进行热交换。当两者达到热平衡状态时,选择物体与被测物体温度相等。于是,可以通过测量选择物体的某一物理量(如液体的体积、导体的电量等),便可以定量地给出被测物体的温度数值。以上就是接触测温法。也可以利用热辐射原理,来进行非接触测温。
温度测量范围甚广,有的处于接近绝对零度的低温,有的要在摄氏几千度的高温下进行,这样宽的测量范围,需用各种不同的测温方法和测温仪表。按使用的测量范围分,常把测量600℃以上的测温仪表叫高温计,把测量600℃以下的测温仪表叫温度计。按用途分,可分为标准仪表、实用仪表。按工作原理分,则分为膨胀式温度计、压力式温度计、热电偶温度计、热电阻温度计和辐射高温计五类。按测量方式分,则可分为接触式与非接触式两大类。前者测温元件直接与被测介质接触,这样可以使被测介质与测温元件进行充分地热交换,而达到测温目的;后者测温元件与被测介质不相接触,通过辐射或对流实现热交换来达到测温的目的。按测量方式分类见表2-1-1。
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