本学期实验安排热工仪表及测量技术课程实验指导-合并为4个.docx

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1、热工仪表及测量技术课程实验指导书同济大学机械与能源工程学院能源工程实验中心二〇一三年五月目录实验1热电偶的制作与标定1一、实验目的1二、实验原理和热电偶的焊接1三、实验热电偶的标定2四、实验步骤3五、实验记录4六、实验报告内容4实验2弹簧管压力表的标定5一、实验目的5二、实验内容5三、实验步骤5四、实验报告6五、预习思考题6实验3管内风速、风量测定7一、实验目的7二、实验原理7三、实验仪器仪表8四、实验步骤8实验4管内水流量测定9一、实验目的9二、实验原理9三、实验仪器仪表11四、实验步骤11实验1热电偶的制

2、作与标定一、实验目的了解热电偶温度计的工作原理，学会焊接镍铬—考铜或铜—康铜热电偶的方法，并学会热电偶的标定。二、实验原理和热电偶的焊接1.热电偶温度计工作原理测温用的温度计大致可以分为下列五类：膨胀式温度计（如水银温度计）、压力表式温度计（如充氮气温度计）、电阻温度计（如铂电阻温度计），热电偶温度计（如铂铑10—铂热电偶、镍铬—镍硅热电偶）、辐射式温度计（如光学高温计）。其中热电偶温度计由于在测温中有较高的准确度，所以在工农业生产和科研工作中都广泛地使用。由两种不同性质地线或合金丝A与B，连接组成一个闭合回

3、路称之为热电偶，如图1.1所示。A、B叫做热电极。如果使两个接点1、2处于不同地温度，回路中就会产生热电势E，这一现象称为热电效应，早在1821年由塞贝克（Seebeck）所发现，所以又称之为塞贝克效应。热电偶就是基于这一效应来测量温度的。图1.1热电偶回路在图1.1所示的热电偶的闭合回路中所产生的热电势E12只与热电偶的两种材料的性质和两端的温度有关，与金属丝的长度、截面大小无关。当热电偶材料一定时，则热电势E12就只与热电偶两端温度t和t0有关，即E12＝（t，t0）。如果参考端（又称冷端）的温度t0保持

4、不变，则两端之间热电势E12的大小就可以用来表示测量端（又称热端）1的温度高低。通常将热电偶的冷端放在装有冰水共存的保温瓶中，使其t0恒温于0℃。2.热电偶的焊接热电偶的测量端与参考端都是由两种金属焊接制成的。为减小传热误差和滞后，焊接点宜小，其直径应不超过两倍金属丝的直径。焊接的方法可以采用点焊、对焊，如图1.2（a）和（b）所示。也可以把两个热电偶绞缠在一起再焊，称为绞状点焊，如图1.2（c）所示，但绞缠圈数不宜超过2-3圈。热电偶的两热电极要很好地绝缘，以防短路。如果热电偶地金属是裸线，通常都要用绝缘管

5、套在导线上进行绝缘，聚乙烯或聚四氟乙烯都是在常温范围内采用绝缘管材料。（a）（b）（c）图1.2热电偶的热接点热电极的极性是这样确定的，测量端失去电子的热电极为正极，得到电子的热电极为负极。在热电势符号EAB(t，t0)中规定列在首位的是正极，列在第二位的是负极。如铜—康铜热电偶，正极是铜，负极是康铜；又始铂铑10—铂热电偶，正极是铂铑合金，负极是纯铂。三、实验热电偶的标定1.热电偶温度计的标定由于实验室使用的热电偶材料不一定完全符合标准化文件所规定的材料及其化学成分，因此它的热电性质和允许偏差就不能与统一的

6、热电偶分度表相一致。为此一般实验室所使用的热电偶是属于非标准化热电偶，它的分度必须由测温工作者自己标定。标定热电偶就是把放置在同一热源处的标准温度计与热电偶反映出来的热电势一一对应起来，绘制称mv－t曲线写成mv-t对照表格。热电偶温度计是以热电势的大小来测量某一物体的温度的，因此热电偶温度计总是由热电偶、电测仪表和连接导线三个部分所组成。其中电测仪表可以采用毫伏计和电位差计，用毫伏计测量热电势虽然很方便，但是它的读数受环境温度和线路的影响较大，测量准确度不高，不宜用于精密测量中。而用电位差计可避免上述原因而

7、产生的误差，因此用电位差计测量热电势的方法在实验室和工业生产中得到广泛的应用。电位差计测量热电势的工作原理是：用一个已知的标准电压与被测电势相比较，平衡时二者之差值为零，被测电势就等于已知的标准电压，这种测量法称为零值法。2.标定热电偶温度计的线路图图1.3示出热电偶和连接导线之间与正负极之间线路的连接。实验室用的手动电位差计采用直流分压线路，图1.4示出手动电位差计的原理线路。图中标准电池EN，标准电阻RN及检流计G组成的回路都示用来校准工作电流I1的。校准工作电流时将转换开关K接向“标准”位置，然后调整R

8、S以改变I1的大小，知道I1RN=EN时，检流计G的指针指零。因为标准电池的电势EN是恒定的，RN是用锰铜丝绕制的标准电阻，其值也是不变的，所以当检流计G的指针指零时，I1就符合规定的标准值，这个操作过程通常称“工作电流标准化”。因此在使用电位差时，首先应进行“工作电流标准化”，即将转换开关接向“标准”位置，调整RS，使检流计指零。然后将转换开关接向“测量”位置，调整B点位置，使检流计指针再指在零的