浅谈热辐射对热电偶测温精度的影响

[提要];详细分析丁热辐射现象给测温热电偶造成的热量损失以及由此而产生的测滥误差，找出了误差产生的规律，业提出了减小因热辐射造成的测量误差的方法。
一、关于热辐射的基本概念
　　当物质受热而引起其内部原子的复杂澈励后，就会对外发射出辐射能，这种能量是以电磁波的形式发射出来並进行传播的，当射到另一物体被吸收时又转变为热能。这种只与物体本身的温度有关而引起的热射线的传播方程，称为热辐射。它和可见光--样，同样具有反射折射和吸收的特性，服从光的反射和折射定律，在均一介质中作直线传播，在真空和某些气体中可完全透过，对固体和液体则不能透过。通常，将能全部吸收辐射能的物体称为绝对黑体;能全部反射辐射能的物体称为绝对白体;能透过全部辐射能的物体称为透热体;介于黑体和白体之间的物体称为灰体。工业上.遇到的各种物体基本.上都属于灰体。
二、灰体的热辐射特性
1.灰体的发射能力
　　物体在一定温度下，单位表面积、单位时间内所能发射出来的全部波长的总能量，称为该温度下物体的发射能力，用E表示，单位为W/m²。对灰体而言，有下式:.
 
　　工业上常遇到两固体间的互相辐射传热，基本上都可视为灰体之间的热辐射，其辐射传热速率可表示为:
 
三、辐射热给热电偶造成的热量损失
　　尽管物休间的传热方式有三种，但当物体间的温度差较大时(≥500℃)，其主要传热方式为热辐射，这就是说，当热电偶在对管道内有较高温度的流动介质(如气体)测温时，其经过对流和传导的方式从被测气休中获得的热量，不可避免地部分由热辐射方式被管道表面层吸收而损失掉。实验得出，在这种情况下:
1.角系数φ约为1;
2.总发射系数C1-2等于热电偶保护套管表面的发射系数C1;
3.辐射表面积A等于管道内热电偶的表面积A1故可以得出由于热辐射造成的热电偶在测温过程的热量损失方程:
 
四、热辐射给热电偶带来的测温误差
　　如前面所述，热电偶是通过对流和传导的方式从被测气体中获取热量的(主要是对流)。
　　设α为被测气体以对流方式向热电偶传热时的传热膜系数，单位W/m².℃;
　　t和t1分别表示被测气体的真实温度和热电偶的测温表面温度(即测量温度)，单位℃，则可得出热电偶此种情况下的热量获取方程:
 
　　如令St=t-t1，则可得出热辐射给热电偶带来的测温误差表达式:
 
五、减小测温误差的方法
　　通过上面的分析可以得出以下减小热辐射给热电偶带来的测温误差的方法:
1.降低热电偶与管壁之间辎射传热的发射系数，即加吸收率接近于黑体的材料构成的防射罩，如使用屏翠式热电偶.
2.增大被测介质与热电偶之间对流传热的传热膜系数，因为(u为介质流速，de为热电偶当量直径)，故可采取增加介质局部流速的方法，如采用抽气式热电偶;
3.减小被测介质与管道璧间的温差，如给管道外表装上绝热保温层。