用于高速氣流瞬態(tài)測溫的快速熱電偶價(jià)格貴嗎？

兩個(gè)不同的導(dǎo)體首尾相連，形成一個(gè)閉環(huán)。如果兩個(gè)連接點(diǎn)的溫度不同，回路中就會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。這種現(xiàn)象稱為塞貝克效應(yīng)，也稱為第一熱電效應(yīng)。利用這種效應(yīng)，可以制作熱電偶來測量兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的溫差，而且通過這種方法制造的快速熱電偶價(jià)格也不貴。

在一些以氣體為重要工作介質(zhì)的實(shí)驗(yàn)研究中，準(zhǔn)確測量氣體溫度的瞬態(tài)變化對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)非常重要。國外已經(jīng)形成了氣體溫度瞬態(tài)測量的產(chǎn)品，響應(yīng)速度快，可以滿足大多數(shù)研究的要求，但這種快速熱電偶價(jià)格高且購買周期長，不方便獲取。國內(nèi)有學(xué)者研究過快速響應(yīng)熱電偶，但實(shí)用性稍顯不足。

為了準(zhǔn)確測量氣體高速流動(dòng)過程當(dāng)中的瞬態(tài)溫度變化，除了考慮快速熱電偶價(jià)格因素，同時(shí)對(duì)熱電偶的快速響應(yīng)特性提出了更高的要求。與普通熱電偶不同，瞬態(tài)測溫?zé)犭娕急仨毦哂辛己玫捻憫?yīng)特性、良好的氣密性和足夠的物理強(qiáng)度來應(yīng)對(duì)高速氣流的沖擊，并盡量不影響測量時(shí)的原始?xì)怏w流動(dòng)狀態(tài)。

輻射傳和對(duì)熱流傳熱是熱電偶測溫兩種傳熱方式，復(fù)合傳熱系數(shù)由對(duì)流傳熱系數(shù)和輻射傳熱系數(shù)組成。通過分析高溫?zé)煔夤?jié)點(diǎn)間傳熱、節(jié)點(diǎn)間傳熱和流道內(nèi)壁輻射傳熱的復(fù)合傳熱系數(shù)，在快速熱電偶價(jià)格合理前提下，發(fā)現(xiàn)氣流速度和感溫節(jié)點(diǎn)尺寸是影響熱電偶時(shí)間常數(shù)的關(guān)鍵因素。熱電偶的時(shí)間常數(shù)隨著氣體流量的增大而減小，隨著感溫節(jié)點(diǎn)直徑的增大而增大。而且當(dāng)氣體流量較大時(shí)，煙氣與流道內(nèi)壁之間的輻射換熱很小，相對(duì)于氣流與感溫節(jié)點(diǎn)之間的對(duì)流換熱來說，外界輻射換熱對(duì)熱電偶測溫結(jié)果的影響可以忽略不計(jì)。

需要一個(gè)理想的溫度階躍來測量毫秒熱電偶的時(shí)間常數(shù)，要求溫度階躍的上升時(shí)間遠(yuǎn)小于熱電偶的時(shí)間常數(shù)，使測量結(jié)果具有更高的可靠性和準(zhǔn)確性，所以對(duì)測量結(jié)果影響很大的是加熱方式。通過比較和綜合考慮快速熱電偶價(jià)格成本因素，用激光對(duì)熱電偶進(jìn)行加熱，得到理想的正、負(fù)溫步。

通過對(duì)大量標(biāo)定結(jié)果的分析，得出以下結(jié)論：隨著熱電偶絲直徑的增大，快速熱電偶價(jià)格也就越高，熱電偶時(shí)間常數(shù)增大。原因是相同制造方法下焊接接頭越大、熱電偶絲越粗，那么熱容量越大，成本也就越高；對(duì)于同一熱電偶，正階躍的時(shí)間常數(shù)大于負(fù)階躍的時(shí)間常數(shù)。但在負(fù)階躍中，熱電偶的所有表層都參與了自然對(duì)流換熱和環(huán)境的輻射，溫度變化較快。因此負(fù)階躍校準(zhǔn)情況下的校準(zhǔn)時(shí)間常數(shù)更接近真實(shí)值，負(fù)階躍中的時(shí)間常數(shù)作為該熱電偶的時(shí)間常數(shù)。