【物理课件】温度计套管测温误差 分析

【物理】温度计套管测温误差 分析 温度计套管测温误差分析 压气机设备的储气筒里的空气温度，用一支插入装油的套管中的玻璃水银温度计来测量。如图所示。已知温度计的读数为t，储气筒与温度计套管连接处的温度，套管高H，壁厚 管材的导热系数为，套管外表面传热系数为h，套管长度为H。 [问题] 为减少测温误差,应选用铜还是钢作 为套管的材料? [分析] 假定 ，由于温度计的感温泡与套管顶部直接接触，可以认为温度计的读数就是套管顶端的壁面温度。套管中每一截面上的温度可以认为相等的，因而温度计套管可以看成是截面为的一等截面直肋(d为套管直径)。而所谓的测温误差，就是套管顶端的过余温度(由一维等截面肋片导热理论): 此处是筒内待测流体的真实温度, 。 由双曲余弦函数ch(mH)的性质可知:套管材料导热系数越大，测温误差越大。 [结论] 从减小测温误差的角度，套管材料用钢比铜好。 减少测温误差的其它方法: 1) 增加套管长度 H 2) 减小套管壁厚 3) 在储气筒外包以保温材料 4) 强化套管和流体之间的换热,即增大 h 热管简介 热管是20世纪60年代发展起来的具有特别高的导热性能的传热元件。管壳采用金属管，内壁帖附丝网状吸液蕊，以利用毛细力使工作液体在吸液蕊内不受热管位置的限制而移动。管壳两端封死，在封死前先将管内抽成真空，灌入适量的工作液，工作时，加热段的工作液被热管外的热流体加热，吸取潜热蒸发，其蒸气经过保温段流向散热段。在散热段，工作液蒸气放出潜热，凝结为液体。工作液蒸气液化释放出来的潜热通过管壁传递给热管外面的冷流体。集聚在散热段吸液蕊汇总的凝结液借助吸液蕊毛细力的作用返回到加热段再吸热蒸发。工作液的这种循环就把热量从加热段传递到了散热段。 热管应用于大功率晶体管冷却示意