低溫流體輸送過程中基于鉑電阻溫度傳感器測溫誤差建模與分析.pdf

1、低溫技術(shù)的應(yīng)用非常廣泛，從人們的日常生活到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程，從醫(yī)療技術(shù)到科學(xué)研究，都離不開低溫技術(shù)。低溫溫度測量是低溫技術(shù)研究的重要保障，低溫溫度測量時，各種漏熱如固體傳導(dǎo)熱、輻射傳熱及殘余氣體的導(dǎo)熱等會導(dǎo)致溫度傳感器所測的溫度與被測介質(zhì)的實際溫度間存在一定的溫差，溫度參數(shù)的不準(zhǔn)確使得無法正確判斷低溫流體的實際狀態(tài)、低溫系統(tǒng)的工作性能等，因此分析低溫測量過程中影響測溫效率的因素，獲得精確的溫度參數(shù)對低溫系統(tǒng)的研究意義重大。
　　本文

2、對在低溫流體管路輸送系統(tǒng)中采用鉑電阻溫度傳感器進(jìn)行溫度測量過程中的傳熱模型進(jìn)行了研究，分析了不同因素對溫度測量的影響。研究內(nèi)容如下:
　　(1)建立發(fā)泡絕熱和真空絕熱低溫管道下采用貼壁式和插入式鉑電阻溫度傳感器的測溫穩(wěn)態(tài)傳熱過程的數(shù)學(xué)模型，運(yùn)用了熱阻網(wǎng)絡(luò)分析各部分熱阻對于測溫精度的影響。定量分析了不同熱阻下測量溫度與流體真實溫度之間的偏差關(guān)系，結(jié)果表明:貼壁式和插入式鉑電阻傳感器所測點(diǎn)的溫度均與流體溫度存在誤差，不同的熱阻項會導(dǎo)致

3、傳感器測量溫度具有不同的變化趨勢以及溫差，溫差在0.1K至10K量級范圍內(nèi)變化。
　　(2)針對低溫流體輸送過程中溫度非穩(wěn)態(tài)變化過程，本文對兩種測溫模型建立了非穩(wěn)態(tài)傳熱數(shù)學(xué)模型，定量分析了不同熱環(huán)境以及傳感器結(jié)構(gòu)尺寸對非穩(wěn)態(tài)測溫的影響，研究表明:漏熱以及傳感器的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致傳感器的響應(yīng)時間延長了幾十秒至幾百秒不等。
　　(3)以水平低溫流體輸送管道為研究對象，進(jìn)行實驗和理論的比較，管道為充注液氮流體的預(yù)冷工況，通過PT100對不

4、同測點(diǎn)測量的溫度變化曲線和模擬計算進(jìn)行對比分析，結(jié)果表明:當(dāng)液氮以410.5Kg/h質(zhì)量流量充注直徑DN100管道時，T1測點(diǎn)溫降曲線的流體狀態(tài)變化的分界點(diǎn)溫度大約為-112℃，在這點(diǎn)之前，管內(nèi)流體以單相氣態(tài)或者氣液兩相態(tài)流過PT100傳感器，此后則以單相液態(tài)流過;T2測點(diǎn)流體狀態(tài)變化的分界點(diǎn)溫度大約為-139℃，最終管道末端上方和底部的溫度分別為-160.49℃、-194.64℃，管道末端處達(dá)到了氣液分層流狀態(tài)。當(dāng)液氮以615.8Kg