华北电力大学热能工程专业过程参数检测和仪表非接触测温PPT学习教案.pptx

在现代热能工程领域，温度测量技术是实现过程控制和安全监控不可或缺的部分。尤其对于那些因为高温或者环境限制无法直接接触测量的场合，非接触测温技术提供了有效的解决方案。其中，辐射测温技术由于其独特的优势，在工业和科研领域得到了广泛的应用。本文将围绕辐射测温技术，特别是其基本原理、相关仪表的应用以及在热能工程专业中的实际运用进行深入探讨。 辐射测温技术的原理基于热辐射理论，它依赖于测量物体发出的辐射能量来确定温度。在热能工程中，对于高温物体的温度测量往往需要采用非接触式的方法。辐射测温就是一种重要的非接触测量技术，它主要测量的是物体发出的辐射能量，而非物体本身的温度。这一技术适用于那些无法直接接触测量的场合，例如在燃烧炉、热处理炉以及高温反应容器等环境下的温度测量。 在辐射测温的理论基础中，黑体的光谱辐射出射度M0λ是一个核心概念。黑体是一种理想的辐射体，它能够吸收所有投射在其表面的辐射能量，并且以最大的效率进行辐射。普朗克定律描述了黑体辐射能量与温度和波长之间的关系，是辐射测温技术的重要理论支撑。随着温度的升高，黑体的光谱辐射出射度M0λ会增加，并且辐射能量的峰值波长会向短波方向移动。维恩公式则提供了一种近似计算黑体辐射出射度的方法，在特定温度范围内误差小于1%，对于工程应用而言已足够准确。 斯忒藩—玻耳兹曼定律揭示了黑体辐射出射度M01与温度之间的四次方关系，进一步说明了温度与辐射能量之间的密切联系。在实际应用中，由于真实物体并非理想黑体，其辐射特性会受到物体的材料特性、表面状态和温度的影响，因而引入了灰体的概念。灰体是一种假设的物体，它在所有波长下的辐射特性是一致的，但真实物体的发射率ελ和ε通常小于1，并且会随着温度、物体特性和表面状态的不同而发生变化。 在具体应用中，为了考虑发射率的影响，工程师们开发了单色辐射高温计和辐射温度计。单色辐射高温计基于普朗克定律，其对温度变化的敏感性较高，因此具有较高的测量灵敏度。光学高温计和光电高温计是两种常见的单色辐射高温计类型，它们通过测量物体的亮度来推算温度。需要注意的是，在使用这些设备时，必须对物体的发射率差异进行修正，通常的方法是通过测量黑体的亮度温度（Ts）并进行相应的计算，以得到物体的实际温度。 非接触测温技术的进步，不仅推动了热能工程专业的教学和研究，更促进了工业实践的发展。通过这些技术，工程师可以更精确、更安全地获取高温环境下的温度数据，为过程控制和安全监控提供了强有力的工具。此外，辐射测温技术也在航天、环境监测、医疗诊断等多个领域有着广泛的应用前景。 辐射测温技术在热能工程领域有着不可替代的作用，它是理解温度测量技术的关键。通过对辐射测温基本原理的学习，结合对相关仪表应用的掌握，我们可以更好地应用这一技术，提高热能工程领域的研究和实践水平。