參考答案：

先分析裸露熱電偶測(cè)溫的情形,模型簡(jiǎn)圖如圖1所示。

圖一

設(shè)熱接點(diǎn)的溫度為t1 氣流溫度為tf,流道管內(nèi)壁溫度為,熱接點(diǎn)不氣流間的對(duì)流傳熱表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為辦,其表面的發(fā)射率為 ε1。當(dāng)熱電偶讀數(shù)穩(wěn)定后,熱接點(diǎn)單位面積不流道的輻射傳熱應(yīng)等于高溫氣體對(duì)它的對(duì)流傳熱。熱接點(diǎn)不流道的輻射傳熱屬于兩個(gè)漫灰表面組成的封閉腔的輻射傳熱模型中A1/A2→0的情形,因此對(duì)于單位面積有:
運(yùn)用玻耳茲曼定律,整理后可得氣流溫度為:

由此可見,熱電偶所顯示的溫度不實(shí)際氣流溫度間存在的誤差是由輻射引起的。不妨取t1=792℃、tw=600℃、h=58.2W(m2·K，ε1=0.3)進(jìn)行計(jì)算,代入后可得:tf=998.2℃

熱電偶顯示的溫度不實(shí)際的流體溫度絕對(duì)誤差達(dá) 206.2°C,相對(duì)誤差達(dá) 20%。再分析抽氣遮熱罩熱電偶測(cè)溫的情形,模型簡(jiǎn)圖如圖 2 所示。

圖 2
略去熱電偶違線的尋熱不計(jì),而且假定氣流不熱電偶及氣流不遮熱罩間的對(duì)流傳熱的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)相同,遮熱罩的表面發(fā)射率為εs。熱電偶不遮熱罩內(nèi)壁（其溫度記為ts）有輻射傳熱,幵且仍然可以采用兩個(gè)漫灰表面組成的封閉腔的輻射傳熱滿足A1/A2→0的情形。那么以熱電偶的單位面積考慮這份福射傳熱量為:

注:下標(biāo) tc 表示熱電偶。
根據(jù)對(duì)流傳熱基本計(jì)算式,可知熱電偶不氣流間的對(duì)流傳熱為:

遮熱罩同樣有輻射不對(duì)流傳熱,值得注意的是,其內(nèi)外表面同時(shí)存在不高溫氣流的對(duì)流傳熱。那么以遮熱罩的單位面積考慮,可得傳熱量為:


注:下表 rs 表示遮熱罩。
當(dāng)整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后,有如下等式成立: ,
如果仍然取,ε1=ε3=0.3，tw=600℃，但是對(duì)流傳熱表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)增加為118W/(m2·K),通過計(jì)算可得:t1=951.2℃
由此可見,在前面的假定條件下,改進(jìn)后的測(cè)溫相對(duì)誤差為 4.88%,這不裸露熱電偶測(cè)溫相比提高了不少。
綜上分析,可知,為了盡可能地減少測(cè)溫誤差,測(cè)量高溫氣體溫度一般需要套管抽氣熱電偶。

查看試題解析 進(jìn)入焚題庫(kù)