热能与动力测试技术教材Word文件下载.docx
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其工作原理基于金属丝的______________或半导体的______________。
6．标准孔板的取压方式有______________、______________。
7．国产热电阻的引出线有两线制、三线制和四线制三种。
工业热电阻的电阻信号常采用______________引出方式，它可以消除________________的影响。
答案：
1．偏差测量法、零差测量法2．感受件、显示件3．随机、系统
4．热电阻材料、0℃阻值5．应变效应、压阻效应6．角接取压、法兰取压
7．三线制、引线电阻变化产生8．抽出式、直插式9．全压、静压
10．电阻率、电接点接通个数
三、简答题
1．根据热电偶的测温原理，说明热电偶的冷端温度为什么要进行补偿？
具体有哪些补偿方法？
答：
热电偶的输出热电势不仅与热端温度有关，还与冷端温度有关，在测量的过程中，只有保持冷端温度恒定，热电偶的输出热电势才是热端温度的单一函数，所以必须进行冷端温度补偿。
补偿方法：
计算法、冰点槽法、补偿导线法、补偿电桥法、多点温度法、PN结法等。
2．按照信号转换原理不同，压力测量仪表大致可分为哪些类型？
简要说明不同类型压力仪表的工作原理并举例。
按照信号转换原理的不同，压力测量仪表大致可分为四大类：
（1）液柱式压力计：
可将被测压力转换成液柱高度差进行测量，例如U形管压力计、单管压力计及斜管微压计等。
（2）弹性式压力计：
可将被测压力转换成弹性元件变形位移而进行测量，例如弹簧管压力计、波纹管压力计及膜盒式压力计。
（3）电测式压力计：
可将被测压力转换成电量进行测量，例如电容式压力、压差变送器、振弦式变送器、霍尔片压力变送器以及应变式压力变送器、力平衡式压力变送器等。
（4）活塞式压力计：
可将被测压力转换成活塞上所加平衡砝码的重力进行测量，例如压力校验台。
3．简要说明超声波流量计的特点、工作原理及其检测信号的主要方法。
超声波流量计最大的特点是仪表安装在管道外面，不破坏管道，和被测流体不接触，所以不干扰流场，没有压力损失；
可对腐蚀性介质、有毒、易爆和放射性介质进行流量测量，而且不受流体的压力、温度、粘度和密度的影响；
其价格不随管道口径增大而增大，因此特别适合于大口径管道的液体流量测量。
超声波流量计的工作原理是：
在流体中超声波向上游和向下游的传播速度由于叠加了流体的速度而不同，因此可以根据超声波向上向下游传播速度之差测得流体流速。
测定传播速度之差的方法很多，主要有时间差、相位差或频率差等方法。
4．为了正确测量烟气中的氧含量，在使用氧化锆氧量计时必须注意哪些问题？
在使用氧化锆氧量计时必须注意以下问题：
①温度的影响：
氧量计的输出电势与氧化镐管的热力学温度呈正比，可采取恒温或温度补偿措施；
②氧化镐管的致密性要好，纯度要高；
③烟气侧和空气侧压力需要相同；
④烟气侧和空气侧需要一定的流速；
⑤测量仪表的输入阻抗要高。
四、计算题
1．有一精度等级为1.0级、测量范围为-50～550℃的温度计。
需要测量450℃温度，测量值的相对误差要求不超过2.0%，试问选用该仪表是否合适？
为什么？
解：
最大绝对误差
℃，
相对误差
，小于2%，所以满足测量要求。
2．测量某管道内蒸汽压力，压力计位于取样口下方8m处，压力信号管路内凝结水的平均温度t=60℃，水密度ρ=985.4kg/m3。
当压力表的示值为P=6MPa时，求蒸汽管道内的实际压力及压力表低于取压口所引起的相对误差。
由P=Pg+γH，得：
Pg=P-γH=6×
106-985.4×
9.81×
8=5922665.81Pa=5.9227MPa，则
。
3．采用标准孔板进行锅炉给水流量测量，已知其最大流量qmax=1000t/h，最大差压ΔPmax=4000mm水柱。
若测得差压为ΔP=2500mm水柱，问实际流量q为多少？
由
，知
，
则
4．用分度号为S的热电偶和动
4、圈式仪表构成测温系统，如右图所示。
参比端温度补偿器的平衡温度为20℃，
图中t=1200℃，t1=80℃，t0=30℃，
Es（20,0）=0.113mV,Es（30,0）=0.173mV,Es（80,0）=0.502mV,Es（1180,0）=11.710mV,Es（1190,0）=11.830mV,Es（1200,0）=11.951mV
t2=25℃,动圈式仪表的机械零位为0℃，
试求：
（1）动圈式仪表的温度示值是多
少？
（2）要想使温度示值与实际温度
4．解：
（1）由E（1200,20）=E（t’,0），得E（t’,0）=E（1200,0）-E（20,0）=11.951-0.113=11.838mV，则
℃；
（2）把仪表机械零点调到20℃。
热能与动力测试技术试题（B）
1．（）的输出信号能否精确、快速和稳定地与被测参数相转换，对测量系统的好坏有着决定性的作用。
A.传感器B.变换器C.传输通道D.显示装置
2．电接点水位计的供电电源应采用（）。
A.交流电源B.直流电源C.交流或直流都可以D.高压电源
3．测量气体压力时，取压口应引自管道截面的（）。
4．在汽包压力变化期间，电接点水位计和云母水位计的示值（）。
A.云母水位计误差大B.电接点水位计误差大
C.示值无效D.基本相同
5．测量时环境温度的微小改变造成的误差属于（）。
A.疏失误差B.随机误差C.系统误差D.基本误差
6．超声流量计是属于（）。
A.容积式流量计B.速度式流量计C.差压式流量计D.阻力式流量计
7．为了减小云母水位计的指示误差△H，应该（）。
A.缩短云母水位计的汽水连通管高度L
B.加长云母水位计的汽水连通管高度L
C.将云母水位计中心线的安装位置等于汽包中心线
D.将云母水位计中心线的安装位置偏高于汽包中心线约△H值
8．仪表的折合（引用）误差为（）。
9．涡轮流量计的检测线圈输出（）信号。
A.模拟B.数字C.电流D.电压
10．通常称S分度热电偶指的是下列何种热电偶?
1．普通型热电偶由____________、____________、保护套管和接线盒等主要部分组成。
2．差压式水位计准确测量汽包水位的关键是_________________之间的准确转换，这种转换是通过_______________实现的。
3．根据测量误差的来源及其性质的不同，一般将测量误差分为粗大误差、______________、______________三种类型。
4．常与热电阻配套的显示仪表主要有______________、______________和数字式显示仪表。
5．应变式压力变送器主要由两部分组成：
一部分是______________，另一部分是______________。
6．电磁流量计是根据______________________制成的流量计，适用于______________流体流量的测量。
7．一般在被测压力比较稳定的情况下，其最高压力值不应超过仪表量程的____________；
若被测压力波动较大，其最高压力值应低于仪表量程的____________；
为了保证实际测量的精度，被测压力的最小值不应低于仪表量程的1/3。
答案1．热电极、绝缘材料2．水位与差压、平衡容器3．系统误差、随机误差
4．动圈式显示仪表、平衡电桥5．感应弹性元件、应变片
6．法拉第电磁感应定律、导电性7．2/3、1/2
8．直接测量、间接测量9．实际水位、重力（重量）水位10．Pt100、Pt10
1．工业测温中应用补偿导线的理论依据是什么？
当热电偶与补偿导线的极性反接时，对热电偶的输出电势有何影响？
中间温度定律，输出电势减小。
原因：
假设补偿导线产生电势为
，热电偶产生电势为
，则补偿后形成的总电势为
若极性接反，则补偿后形成的总电势为
，所以输出电势减小。
2．简要说明弹簧管压力计的工作原理和用途。
弹簧管又称为波登管，通常的结构是一根弯成圆弧形（C形）的空心管子。
管子的截面呈椭圆形或扁圆形，管子截面的短轴方向垂直于管子的弯曲平面。
管子开口端固定在仪表接头座上，称为固定端。
压力信号由接头座引入弹簧管内。
管子的另一端封闭，称为自由端，即位移输出端。
当固定端通入被测压力时，弹簧管承受内压，由于沿椭圆截面的短轴方向内表面积大，因而受力大，致使短轴伸长，管子截面形状趋于变成圆形，刚度增大，弯曲的弹簧管伸展，产生向外挺直的扩张形变，使封闭的自由端产生位移。
自由端的位移通过传动机构带动压力计指针转动，指示出被测压力。
弹簧管所受压力p与其中心角相对变化值
成正比。
弹簧管压力计可用于测量真空或0.1～103MPa的压力。
单圈弹簧管压力表品种型号繁多，使用最为广泛，可用于真空测量，也可用于高达103MPa的高压测量；
而多圈弹簧管压力表由于灵敏度高，常用于压力式温度计。
3．简要说明标准节流装置使用的流体条件和管道条件。
流体条件：
①流体充满圆形截面管道并连续流动；
②流体为均质单相流体，在流动过程中不发生相变或析出杂质；
③流体流动是稳定的，流速小于音速，流动属于非脉动流；
④流体在受到节流件影响前，已达到充分发展的紊流。
管道条件：
①管道必须是直的圆形管道，管道直度可目测，圆度要符合规定；
②管道内壁应洁净，可以为光管或糙管，相对粗糙度在限值内；
③节流件前后应有足够的直管段。
4．简要说明转子流量计进行流量测量的基本工作原理。
4．转子流量计属于节流恒压降变截面流量计，如下页图中所示：
由于节流作用，在浮子上下产生差压
=P1-P2。
当浮子受到差压的作用力与浮子的浮力之和等于浮子的重力时，浮子处于力平衡状态，浮子稳定在锥型管的一定位置。
由于浮子的浮力与重力是不变的，所以稳定时浮子的差压也是恒定的。
当流量
增加时，通过浮子的差压力增加，力的平衡关系破坏，浮子上浮，
随着浮子上浮，差压逐渐减少，当差压减少到与原来相等时，浮子
又处于平衡状态。
这样浮子的位置与通过转子流量计的流量有关，
根据流量与高度之间的关系，在锥型管上进行刻度分度，即可实现
流量测量。
1．现有2.5级、2.0级、1.5级三块测温仪表，对应的测量范围分别为-100～+500℃、-50～+550℃、0～1000℃，现要测量500℃的温度，其测量值的相对误差不超过2.5%，问选用哪块表最合适？
三块测温仪表的最大测量误差分别为：
测量精度2.5级、测量范围-100～+500℃的测温仪表：
=[+500-（-100）]×
2.5%=15℃；
测量精度2.0级、测量范围-50～+550℃的测温仪表：
=[+550-（-50）]×
2.0%=12℃；
测量精度1.5级、测量范围0～1000℃的测温仪表：
=（1000-0）×
1.5%=15℃；
而要求测量值的误差不超过
=500×
2.5%=12.5℃，由于只有
<
，故选用测量精度2.0级、测量范围-50～+550℃的测温仪表最合适。
2．U型管压力计两肘管的内径分别为d1=6mm、d2=6.5mm，管内封液为水，被测压力作用于较细肘管，使水柱从零位下降到150mm。
如果以该值的2倍作为被测压力值，试确定由于没有读取较粗肘管的水柱从零位的升高值所造成的测量误差。
mm，则
3．用分度号为K的热电偶和动圈式仪表组成测温回路，已知动圈式仪表的机械零点为20℃，但热电偶的参比端温度t0=55℃,试求出仪表示值为425℃时的被测温度。
镍铬-镍硅（镍铝）热电偶分度表（分度号为K，冷端温度为0℃，mV）
温度/℃
10
20
30
40
50
60
70
80
90
0.000
0.397
0.798
1.203
1.612
2.023
2.436
2.851
3.267
3.682
300
12.209
12.624
13.040
13.457
13.874
14.293
14.713
15.133
15.554
15.975
400
16.397
16.820
17.243
17.667
18.091
18.516
18.941
19.366
19.792
20.218
500
20.644
21.071
21.497
21.924
22.350
22.776
23.203
23.629
24.055
24.480
因E（t,55）=E（425,20），故E（t,0）=E（425,0）-E（20,0）+E（55,0）=17.455-0.798
+2.2295=18.8865mV，则
℃。
4．长10mm、直径0.05mm的铂丝热电阻元件，用来测量空气流温度。
从铂丝到空气的放热系数α=400W/m2K，流过铂丝的电流为100mA，在工作温度下测出Rt=0.54Ω，求由于自温升造成的附加误差。
因
，而
，所以
，则
热能与动力测试技术试题（C）
1．热电偶仪表机械零位调整法是利用（）。
A.均质导体定律B.中间导体定律
C.参考电极定律D.中间温度定律
2.氧化锆氧量计实际工作温度偏高于设计温度时，氧量指示值与正常值比较（）。
A.偏高B.相同C.偏低D.无关
3．下列关于热电偶热电动势的描述，正确的是（）。
A.热电偶热电动势是温度差函数
B.若将冷端温度保持恒定，则热电偶热电动势是热端温度的单值函数
C.热电偶热电动势是热端温度的单值函数
D.热电偶热电动势与热端温度呈线性关系
4．用金属材料制作测温热电阻下列说法正确的是（）。
A.金属材料的密度越大对测温越有利
B.金属材料的强度越高对测温越有利
C.金属合金材料掺杂越均匀对测温越有利
D.金属纯度越高对测温越有利
5．在热力试验中，常用来测量微小正压、负压和差压的压力计是（）。
A.U型管压力计B.单管式压力计
C.斜管式压力计D.弹性式压力计
6．将被测差压转换成电信号的设备是（）。
A.平衡容器B.脉冲管路C.差压变送器D.显示器
7．在热电偶测温系统中，如果补偿导线型号正确而和热电偶冷端极性接反，则会使指示温度比正确的测量值（）。
A.偏高B.偏低C.不受影响D.不同型号情况不同
8．涡轮流量计在使用之前通常（）。
A.采用被测流体标定B.可采用水标定
C.无需标定D.采用标准状态下的空气标定
9．标准节流装置可以测量（）。
A.矩形截面管道中的空气流量
B.圆形截面管道中流动十分缓慢的水的流量
C.锅炉一次风流量
D.圆形截面管道中充分发展的液态流体流量
10．氧化锆氧量计的显示仪表必须具有很高的输入阻抗，其原因是氧化锆传感器的（）。
A.输出电势太小B.内阻太大
C.工作温度太高D.输入—输出特性为非线性
1．热电偶产生的热电势由____________和____________组成。
2．常与热电偶配套的显示仪表主要有：
________________、________________和数字显示仪表。
3．工业上常用校验压力表的标准仪器为________________，它是利用________________原理工作的。
4．超声波流量计是根据超声波向上下游传播的速度之差测得流体流速的。
其测定方法主要有____________、相差法、____________等方法。
5．根据不同的流量测量原理和实际需要，瞬时流量有以下三种表示方法：
____________、重量流量、____________。
6．根据测量误差的来源及其性质的不同，一般将测量误差分为粗大误差、______________、______________三种类型。
7．在火电厂中，汽包的水位名称有三种：
_____________、_____________、指示水位。
1．温差电势、接触电势2．动圈式显示仪表、电位差计
3．活塞式压力计、静力平衡4．时差法、频差法5．质量流量、体积流量
6．系统误差、随机误差7．实际水位、重力（重量）水位
8．精密度、正确度9．Cu50、Cu10010．定温、温度补偿
1．简要说明标准节流装置进行流量测量的原理，给出流量公式，并指出公式中各个量的含义。
在管道中设置孔板、喷嘴等各种节流件，当流体流经节流件时由于流通截面改变，流速发生变化，在节流件前后形成差压，此差压随流量变化而变化，通过实验得到流量与差压之间的关系，就可以通过测量差压测出流量。
这是工业上最常用的流量测量方法，也是目前电厂中在高温高压下测量流量的几乎唯一的方法。
流量公式：
或
其中
是流体的质量流量，
是流体的体积流量，α标准节流装置的流量系数，ε是标准节流装置的流束膨胀系数，1节流件前的流体密度，d为孔板开孔直径或喷嘴与文丘里管的喉部直径，
为节流件前后的差压。
2．简要说明对锅炉烟道内高温烟气进行温度测量时产生的测量误差及减小测量误差的主要措施。
在测量锅炉烟气温度时，往往在测量管安装地点附近有温度较低的受热面，因此测量管表面有辐射散热，造成测量误差。
要降低测量误差，首先应妥善选择测温管的装设位置，其选择原则是要使烟气能扫过测温管装设在烟道内的整个部分，同时测温管装设地点的烟道内壁也要让烟气流过，以提高此处的壁温。
另外在测温管装设部位外壁敷以较厚的绝热层。
这时测温管仅以热辐射方式散失部分热量给管壁。
这种由于热辐射影响产生的测量误差有可能是很大的。
被测介质温度越高，误差也越大。
为了正确测量烟气温度可采取以下措施：
①因为热辐射误差与T1、T2的四次方成正比，因此若T1、T2有少许差别，误差就很大。
可采用隔离罩把测温管和冷的管壁隔离开来，使测温管不直接对冷管壁进行辐射；
②减小辐射换热系数C1，即减小测温管总辐射发射率
可以减小误差；
③采用双热电偶测温，用计算方法消除热辐射误差；
④增加气流和测温管之间的对流放热系数
，采用抽气热电偶。
3．在工业生产中使用测压仪表时，对取压口位置和压力信号管道的敷设应该注意哪些问题?
取压口位置：
测量气体介质，一般在管道上部；
测量蒸汽介质，一般在管道两侧，测量液体介质，一般在管道下部。
信号管路的敷设应有一定的倾斜度，测量液体或蒸汽时在信号管路最高处应有排气装置，测量气体时在信号管路最低处应有排水装置。
4．毕托管是利用测量流体的全压与静压之差——动压来测量流速的，对于稳定流体，若流体在滞止过程中没有能量损失，则根据伯努利方程可得下式：
；
对于可压缩流体有：
，式中
为可压缩性校正系数。
1．某蒸汽供热系统的蒸汽压力控制指标为1.5MPa，要求指示误差不大于+0.05MPa，现用一只刻度范围为0～2.5MPa、精度等级为2.5级的压力表，是否满足使用要求？
应选用什么级别的仪表？
压力表最大绝对误差
MPa，大于0.05MPa，所以不能满足使用要求。
若选用精度等级为1.5级的压力表，其最大绝对误差
MPa，小于0.05MPa，故符合要求。
2．测量某管道内给水压力，压力计位于取样口上方6m处，压力信号管路内水的温度t=20℃，水密度ρ=998.2kg/m3。
当压力表的示值为P=5MPa时，求给水管道内的实际压力及压力表高于取压口所引起的相对误差。
由P=Pg-γH，得：
Pg=P+γH=5×
106+998.2×
6=5058754.05Pa=5.0588MPa，则
3．某微型铂热电阻丝裸露在空气中用来测量空气温度。
铂丝的长度L=25mm，直径d=0.05mm；
电阻丝在工作温度下的阻值Rt=0.84Ω，与空气的对流换热系数α=300W/（m2·
℃）。
当通过铂丝的电流为80mA和6mA时，分别计算出电流发热引起的测温误差。
Q放=I2R，Q吸=αA△t=απdL△t，
Q放=Q吸
I2R=απdL△t
，则I=80mA时
=4.563℃；
I=6mA时
=0.026℃。
4．某U型管压力计封液是水，右管内径是8.2mm，左管内径是8.0mm，调好零点后测压时，右管读数为200mm，认为被测压力是2×
200=400mm水柱，求由此带来的误差。
测量值：
h‘=2h2=2×
200=400mmH2O，而标准值：
h=h1+h2=
误差：
△h=h‘-h=400-410.125=-10.125mmH2O，相对误差：
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