DE1287332B - Methods and devices for measuring high temperatures of liquid or gaseous media - Google Patents
Methods and devices for measuring high temperatures of liquid or gaseous mediaInfo
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Description
Die Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zur Messung hoher Temperaturen flüssiger oder gasförmiger Medien. The invention relates to methods and devices for measuring high Temperatures of liquid or gaseous media.
Die ständige Uberwachung von Temperaturen über 10000 C, insbesondere über 1500"C, in flüssigen oder gasformigen Medien, insbesondere auch strömenden Medien, durch in das zu messende Medium eingeführte Meßfühler stößt auf große Schwierigkeiten, da mit zunehmender Temperatur die zum Einsatz kommenden Werkstoffe der Meßfühler thermisch versagen, weil deren Schmelzpunkte erreicht werden. Constant monitoring of temperatures above 10000 C, in particular over 1500 "C, in liquid or gaseous media, especially flowing media Media, due to sensors inserted into the medium to be measured, encounters great difficulties, because with increasing temperature the materials used for the sensors thermal failure because their melting points are reached.
Für Temperaturmessungen an Eisen- und Stahlschmelzen sind Meßvorrichtungen bekannt, bei denen an der Spitze eines Meßfühlers die Warmlötstelle eines Thermoelementes, insbesondere eines W-Mo-Thermoelements, angeordnet ist. Das Thermoelement ist -dabei in einem Schutzrohr eingeschlossen. Um eine Aufheizung des Trägers für den Meßfühler zu verhindern, wird dieser mit Wasser gekühlt. Um eine exakte Messung zu erhalten, muß bei diesen bekannten Geräten die Warmlötstelle die Temperatur des zu messenden Mediums annehmen. Die Standzeit des - Meßfühlers ist dabei gering. Derartige Meßfühler eignen sich daher nicht für eine kontinuierliche Temperaturüberwachung über längere Zeiträume. There are measuring devices for temperature measurements on iron and steel melts known, in which the hot solder joint of a thermocouple at the tip of a probe, in particular a W-Mo thermocouple is arranged. The thermocouple is included enclosed in a protective tube. To heat the carrier for the sensor To prevent this, it is cooled with water. To get an exact measurement, In these known devices, the hot solder joint must be the temperature of the one to be measured Accept medium. The service life of the sensor is short. Such sensors are therefore not suitable for continuous temperature monitoring over long periods Periods.
Zur kontinuierlichen Messung von hohen Temperaturen sind optische Temperaturmeßvorrichtungen bekannt. Derartige optische Temperaturmeßvorrichtungen sind jedoch nur an leicht zugänglichen Meßstellen verwendbar. For the continuous measurement of high temperatures, optical Known temperature measuring devices. Such optical temperature measuring devices can only be used at easily accessible measuring points.
Es sind weiter Meßfühler bekannt, welche bei niedrigeren Temperaturen als der zu messenden Temperatur arbeiten. Bei diesem Meßverfahren können bei entsprechender Anordnung Rückschlüsse auf die tatsächliche Temperatur gezogen werden. Diese Verfahren beruhen z. B. darauf, daß durch kurzzeitiges Eintauchen des Meßfühlers in das zu messende Medium aus seinem Temperaturanstieg während der Eintauchzeit auf die wirkliche Temperatur geschlossen wird. There are also sensors known which operate at lower temperatures than the temperature to be measured. With this measuring method, with the appropriate Arrangement, conclusions can be drawn about the actual temperature. These procedures are based e.g. B. insist that by briefly immersing the probe in the too measuring medium from its temperature rise during the immersion time to the real one Temperature is closed.
Bei einem anderen Verfahren wird die Temperatur eines gasförmigen Mediums dadurch ermittelt, daß eine Probe des Mediums abgesaugt und anschließend abgekühlt wird. Aus der Abkühlungstemperatur wird dann die Temperatur des zu messenden Mediums bestimmt.Another method is the temperature of a gaseous Medium determined by sucking a sample of the medium and then is cooled. The cooling temperature then becomes the temperature of the to be measured Medium determined.
Es ist weiter ein kalorimetrisches Verfahren bekannt, bei dem eine Flüssigkeit, z. B. Wasser, durch ein Röhrchen fließt, welches den zu messenden Temperaturen ausgesetzt ist. Hierbei läßt der beim Durchfließen durch das Röhrchen entstehende Temperaturanstieg des Wassers Rückschlüsse auf die zu messende Temperatur zu. It is also known a calorimetric method in which a Liquid, e.g. B. water, flows through a tube, which the temperature to be measured is exposed. Here, the resulting when flowing through the tube leaves Temperature rise of the water draws conclusions about the temperature to be measured.
Die Nachteile dieser Verfahren bestehen darin, daß der technische Einsatz infolge der sehr speziellen laboratoriumsmäßigen Handhabung aufgroße Schwierigkeiten stößt. Hinzu kommt, daß die Wärmeleitzahl und die Wärmeübergangszahl variieren und meistens einen Temperaturgang besitzen, der durch Umwandlungspunkte der Werkstoffe der Meßfühler zusätzlich kompliziert wird. The disadvantages of these methods are that the technical Use due to the very special laboratory-like handling with great difficulties bumps. In addition, the coefficient of thermal conductivity and the coefficient of heat transfer vary and usually have a temperature change that is due to the transformation points of the materials the probe becomes further complicated.
Aufgabe der Erfindung ist es, Verfahren und Vorrichtungen zu schaffen, welche mit einfachen Mitteln die kontinuierliche Messung hoher Temperaturen ermöglichen. The object of the invention is to create methods and devices which enable the continuous measurement of high temperatures with simple means.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurchgelöst, daß zwei metallische Meßkörper mit unterschiedlicher Wärmeleitung, die eine einfache geometrische Form, insbesondere kreisförmigen Quer- schnitt, und eine endliche Dicke haben, mit einem Ende dem zu messenden Medium ausgesetzt und an ihrem anderen Ende gekühlt werden und daß die Temperaturen an den dem Medium ausgesetzten Enden und den gekühlten Enden der Meßkörper gemessen werden und die Temperatur des Mediums entsprechend der allgemeinen Formel Tu'li ~ T1 - T3 1 Trr - T2 - T2 - T4 lt Tu = Temperatur des zu messenden Mediums, T = Außentemperatur des ersten Meßkörpers, T2 = Außentemperatur des zweiten Meßkörpers, T3 = Innentemperatur des ersten Meßkörpers, T4 = Innentemperatur des zweiten Meßkörpers, = = Längendifferenz, lt zur Anzeige gebracht wird. This object is achieved according to the invention in that two metallic Measuring body with different heat conduction, which has a simple geometric shape, especially circular transverse cut, and have a finite thickness, with one End exposed to the medium to be measured and cooled at the other end and that the temperatures at the ends exposed to the medium and the cooled Ends of the measuring body are measured and the temperature of the medium accordingly the general formula Tu'li ~ T1 - T3 1 Trr - T2 - T2 - T4 lt Tu = temperature of the medium to be measured, T = outside temperature of the first measuring body, T2 = outside temperature of the second measuring body, T3 = internal temperature of the first measuring body, T4 = internal temperature of the second measuring body, = = length difference, is displayed.
Der Unterschied der Wärmeleitung der beiden Meßkörper kann dadurch bewirkt werden, daß die gekühlten Enden des Meßkörpers auf unterschiedliche Temperaturen eingestellt werden. Es können auch bei zwei Meßkörpern unterschiedlicher Wärmeleitfähigkeit die gekühlten Enden auf gleiche Temperaturen eingestellt werden. The difference in the heat conduction of the two measuring bodies can thereby caused that the cooled ends of the measuring body to different temperatures can be set. It can also with two measuring bodies of different thermal conductivity the cooled ends can be set to the same temperatures.
Weiter können mit einem einzigen Meßkörper nacheinander die Temperaturen des dem Medium ausgesetzten Endes des Meßkörpers bei unterschiedlichen Temperaturen des gekühlten Endes des Meßkörpers gemessen werden. Furthermore, the temperatures can be measured one after the other with a single measuring body the end of the measuring body exposed to the medium at different temperatures of the cooled end of the measuring body can be measured.
Weiter können- zwei Meßkörper unterschiedlicher Länge aus gleichem Material mit ihren gekühlten Enden auf die gleiche Temperatur eingestellt werden. Furthermore, two measuring bodies of different lengths can be made of the same Material can be adjusted to the same temperature with their cooled ends.
Ferner können zwei rohrförmige, an dem dem zu messenden Medium ausgesetzten Ende geschlossene Meßkörper gleicher Länge und aus gleichem Material, aber mit unterschiedlicher Wanddicke auf ihrer gekühlten Innenseite auf gleiche Temperatur eingestellt und die Temperaturen auf der äußeren und der inneren Mantelfläche gemessen werden. Furthermore, two tubular, exposed to the medium to be measured End closed measuring bodies of the same length and made of the same material, but with different ones Wall thickness adjusted to the same temperature on its cooled inside and the temperatures on the outer and inner lateral surface are measured.
Eine Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß am Ende eines von einer Kühlflüssigkeit durchflossenen Rohres ein Meßkörper abgedichtet befestigt ist, der mit einer Bohrung zur Durchführung eines Thermoelements versehen ist, dessen Meßstelle mit der Außenseite des Meßkörpers in wärmeleitender Verbindung steht, und daß ein zweites Thermoelement mit seiner Meßstelle mit dem dem Kühlmedium ausgesetzten Ende des Meßkörpers wärmeleitend verbunden ist. An embodiment of a device for carrying out the invention The method is characterized in that at the end one of a cooling liquid traversed pipe a measuring body is sealed sealed with a bore is provided for the implementation of a thermocouple, the measuring point with the outside of the measuring body is in a thermally conductive connection, and that a second thermocouple with its measuring point with the end of the measuring body exposed to the cooling medium conducts heat connected is.
In einer anderen Ausführungsform sind am Ende eines von einer Kühlflüssigkeit durchflossenen Rohres zwei nebeneinander angeordnete, gegeneinander isolierte Meßkörper aus gleichem Material, aber unterschiedlicher Länge angeordnet und jeweils das dem Medium ausgesetzte Ende sowie das gekühlte Ende wenigstens eines der Meßkörper mit den Meßstellen je eines Thermoelementes wärmeleitend verbunden. In another embodiment, one of a cooling liquid is at the end flowed through pipe two juxtaposed, mutually insulated measuring body made of the same material but of different lengths and each with the dem Medium-exposed end and the cooled end of at least one of the measuring bodies each of the measuring points of a thermocouple is thermally connected.
Eine weitere Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß an dem Ende eines von einer Kühlflüssigkeit durchflossenen Rohres zwei Meßköpfe aus Material in unterschiedlicher Wärmeleitfähigkeit angeordnet sind und daß jeweils das dem Medium ausgesetzte Ende sowie wenigstens das gekühlte Ende eines der Meßkörper mit den Meßstellen je eines Thermoelements wärmeleitend verbunden sind. Another embodiment is characterized in that on the At the end of a pipe through which a cooling liquid flows, two measuring heads made of material are arranged in different thermal conductivity and that each of the dem Medium exposed end as well as at least the cooled end one the measuring body is thermally conductively connected to each of the measuring points of a thermocouple are.
Die Meßköpfe können aus einer das Rohrende abdeckenden Platte vorstehen, mit der sie wärmeleitend verbunden sind, wobei die Meßstelle je eines Thermoelements mit den dem Medium ausgesetzten Enden der Meßkörper wärmeleitend verbunden ist und ein weiteres Thermoelement mit der Außenseite der das Rohr abdeckenden Platte in wärmeleitender Verbindung steht. The measuring heads can protrude from a plate covering the pipe end, with which they are connected in a thermally conductive manner, the measuring point each being a thermocouple is connected in a thermally conductive manner to the ends of the measuring body exposed to the medium and another thermocouple with the outside of the plate covering the tube in thermally conductive connection.
Verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung in vergrößertem Maßstab dargestellt und im nachstehenden im einzelnen an Hand der Zeichnung beschrieben. Various embodiments of the invention are shown in the drawing shown on an enlarged scale and in the following in detail on the basis of Drawing described.
Die Fig. 1 bis 4 zeigen vier verschiedene Ausführungsformen von Vorrichtungen zur Durchffihrung der Meßverfahren gemäß der Erfindung. FIGS. 1 to 4 show four different embodiments of devices for carrying out the measuring method according to the invention.
In der Ausführungsform nach F i g. 1 ist auf einem Rohr b ein Meßkörper a abdichtend befestigt der eine endliche Dicke besitzt und beispielsweise einen Durchmesser von 8 mm und eine Höhe von 6 mm haben kann. Der Meßkörper a ist in der Mitte mit einer Bohrung versehen, durch die die Zuleitung eines Thermoelements e hindurchgeführt ist, dessen Meßstelle c mit der Oberseite des Meßkörpers a abdichtend und wärmeleitend verbunden ist. Mit der Unterseite des Meßkörpers a ist die Meßstelle d eines weiteren Thermoelements f wärmeleitend verbunden. In the embodiment according to FIG. 1 is a measuring body on a tube b a sealingly attached which has a finite thickness and, for example, one Can have a diameter of 8 mm and a height of 6 mm. The measuring body a is in the Provided with a hole in the middle through which the supply line of a thermocouple e is passed, the measuring point c sealing with the top of the measuring body a and is thermally connected. The measuring point is with the underside of the measuring body a d of another thermocouple f connected in a thermally conductive manner.
Innerhalb des Rohres ist ein kleineres Rohr g angeordnet, das unterhalb des Meßkörpers a endet und zur Zuleitung einer Kühlflüssigkeit dient. Durch die Kühlflüssigkeit wird dem Meßkörper ständig Wärme entzogen und gleichzeitig wird das Rohr h gekiihlt. Der Meßkörper a und die Meßstelle c nehmen also nie die wahre Umgebungstemperatur an. Inside the tube, a smaller tube g is arranged, which is below of the measuring body a ends and serves to supply a cooling liquid. Through the Cooling liquid is constantly withdrawn from the measuring body heat and at the same time the tube h cooled. The measuring body a and the measuring point c never take the true one Ambient temperature.
Auf Grund des Temperaturgefälles über die Höhe des Meßkörpers a kann jedoch die wahre Umgebungstemperatur ermittelt werden, und zwar auf Grund folgender Überlegungen: Die vom Gas dem Meßkörper zugeführte Wärmemenge beträgt: Q'1 = a1F'(Tu-T1)ct.Due to the temperature gradient over the height of the measuring body a can However, the true ambient temperature can be determined based on the following Considerations: The amount of heat supplied to the measuring body by the gas is: Q'1 = a1F '(Tu-T1) ct.
Hierin bedeutet tr, die Wärmeübergangszahl, F' die Querschnittsfläche für die durch Konvektion zugeführte Wärme. Here tr means the heat transfer coefficient, F 'the cross-sectional area for the heat supplied by convection.
Tu die Temperatur der Umgebung. Do the temperature of the environment.
T1 die Außentemperatur des Meßkörpers, c eine Rechnungskonstante, t die Zeit. T1 is the outside temperature of the measuring body, c is a calculation constant, t the time.
Zur Erhaltung des Temperaturgleichgewichtes ist es notwendig, daß diese Wärmemenge auch abgeführt wird. Das kann durch Wärmeleitung und Strahlung erfolgen, Da bei den vorliegenden Temperaturen die Strahlung zu vernachlässigen ist, darf man für die abgeleitete Wärmemenge schreiben: F Q1 = #1 (T1-T3) ct. l Hierin bedeutet #1 die Wärmeleitzahl, Fedie Querschnittsfläche für die Wärmeleitung, 7; die Innentemperatur des Meßkörpers, I die Länge des Wärmeleitweges (= des Meßkörpers). To maintain the temperature equilibrium, it is necessary that this amount of heat is also dissipated. This can be done through conduction and radiation take place, because at the present temperatures the radiation is negligible is, one can write for the derived amount of heat: F Q1 = # 1 (T1-T3) ct. l Here # 1 means the coefficient of thermal conductivity, F is the cross-sectional area for heat conduction, 7; the internal temperature of the measuring body, I the length of the heat conduction path (= of the measuring body).
Nach dem oben Gesagten muß Q'1=Q1 sein. According to the above, Q'1 = Q1 must be.
Andert man in einem zweiten Meßvorgang die Temperatur am inneren Ende des Meßkörpers von T3 auf T4. so wird sich die Temperatur am äußeren Ende von T1 auf T2 verändern. die entsprechenden Wärmemengen seien mit Q2, und Q2 bezeichnet. If you change the temperature on the inside in a second measuring process End of the measuring body from T3 to T4. so the temperature will be at the outer end of Change T1 to T2. the corresponding amounts of heat are denoted by Q2 and Q2.
Auch hier muß Q2, = Q2 sein. Here too, Q2, = Q2 must be.
Man kann daher auch die Quotienten gleichsetzen Q; = Ql Q2 Q2 Auf Grund der obigen Formeln erhält man dann #1 F/l(T1 - T3)ct a1 F'(Tu-T1) ct = α2F'(Tu-T2) ct 012 F' (Tu - B2) ct 4 F #2 F/l (T2 - T4) ct bzw. a1(Tu-T1) #1(T1-T3) = . a2(Tu-T2) #2(T2-T4) Unter Voraussetzung, daß a1 = a2 und #1 = #2 ist, ergibt sich daraus die Bestimmungsformel für Tu - fiT3 Tu - T2 T2 - T4 Die Bestimmung der Umgebungstemperatur ist somit eindeutig durch vier am Meßkörper abgegriffene Temperaturen bestimmbar; da die Temperaturwerte in den Thermoelementen bereits als elektrische Spannungswerte anfallen, ist es leicht, die Umgebungstemperatur instrumentell ablesbar zu machen. Die Daten der Meßkörper können beispielsweise in elektriscien Rechenanlagen unmittelbar weiterverarbeitet werden. Als Ergebnis der elektrischen Verarbeitung kann die gemessene Temperatur dabei unmittelbar abgelasen werden. Bei diskontinuierlichem Betrieb mit einem Meßkörper können die gemessenen Temperaturdifferenzen leicht aufgespeichert und nach Vorliegen beider Temperaturdifferenzen auf einem Anzeigegerät sichtbar gemacht werden. Bei Verwendung von zwei Meßkörpern nebeneinander, wie in F i g. 4 dargestellt, ist eine kontinuierliche Ablesung der Umgebungstemperatur möglich, da hier beide Temperaturgefälle gleichzeitig gemessen werden. Die vorstehenden theoretischen Erörterungen gelten für die Anordnung nach F i g. 4 sinngemäß. One can therefore equate the quotients Q; = Ql Q2 Q2 up Based on the above formulas, you get # 1 F / l (T1 - T3) ct a1 F '(Tu-T1) ct = α2F' (Tu-T2) ct 012 F '(Tu - B2) ct 4 F # 2 F / l (T2 - T4) ct or a1 (Tu-T1) # 1 (T1-T3) =. a2 (Tu-T2) # 2 (T2-T4) Assuming that a1 = a2 and # 1 = # 2, this results in the Determination formula for Tu - fiT3 Tu - T2 T2 - T4 The determination of the ambient temperature can thus be clearly determined by four temperatures tapped on the measuring body; because the temperature values in the thermocouples are already in the form of electrical voltage values incurred, it is easy to make the ambient temperature readable using instruments. The data from the measuring body can be used directly in electrical computing systems, for example are further processed. As a result of the electrical processing, the measured Temperature can be released immediately. With discontinuous operation with The measured temperature differences can easily be stored in a measuring body and visible on a display device after the two temperature differences are present be made. When using two measuring bodies side by side, as shown in FIG. 4, a continuous reading of the ambient temperature is possible, because here both temperature gradients are measured at the same time. The above theoretical Discussions apply to the arrangement according to FIG. 4 analogously.
In der Ausführungsform nach F i g. 2 sind am Ende des Rohres b innerhalb des Rohres nebeneinander zwei Meßkörper a1 und a2 angebracht, die durch eine Isolierschicht ii gegeneinander und gegen das Rohr isoliert sind. Die beiden Meßkörper a1 und a2 sind aus gleichem Material, haben aber eine unterschiedliche Länge, so daß bei gleicher Temperatur des unteren Endes unterschiedliche Temperaturgefälle auftreten. Mit den dem Medium ausgesetzten Enden der beiden Meßkörper al und a2 sind jeweils die Meßstellen c1 und c2 zweier Thermoelemente e1 und e2 wärmeleitend verbunden. Ein weiteres Thermoelement f ist in der dargestellten Ausführungsform mit dem inneren Ende des Meßkörpers a2 mit seiner Meßstellen wärmeleitend verbunden. Da angenommen werden kann, daß auf Grund der Kühlung die unteren Enden beider Meßkörper die gleiche Temperatur haben, genügt eine Meßstelle zum Abgriff der Temperatur des inneren Endes der Meßkörper. In the embodiment according to FIG. 2 are at the end of the tube b inside of the pipe side by side two measuring bodies a1 and a2 attached, which are through an insulating layer ii are isolated from each other and from the pipe. The two measuring bodies a1 and a2 are made of the same material, but have a different length, so that they are the same Temperature of the lower end different temperature gradients occur. With the The ends of the two measuring bodies a1 and a2 exposed to the medium are the measuring points c1 and c2 of two thermocouples e1 and e2 connected in a thermally conductive manner. Another thermocouple In the embodiment shown, f is with the inner end of the measuring body a2 connected to its measuring points in a thermally conductive manner. Since it can be assumed that on Because of the cooling, the lower ends of both measuring bodies have the same temperature to have, One measuring point is sufficient to pick up the temperature of the inner end of the measuring body.
Es ist aber selbstverständlich möglich, ein weiteres Thermoelement auch noch am unteren Ende des Meßkörpers al zu befestigen. Auf diese Weise lassen sich Temperaturdifferenzen feststellen, die dann bei der Messung kompensiert werden können.It is of course possible to add another thermocouple also to be attached to the lower end of the measuring body al. Leave that way determine temperature differences, which are then compensated for during the measurement can.
Statt zweier Meßkörper aus gleichem Material, aber mit unterschiedlicher Länge könnten bei der Anordnung nach F i g. 2 auch zwei Meßkörpergleicher Länge, aber aus Material unterschiedlicher Wärmeleitfähigkeit verwendet werden. Instead of two measuring bodies made of the same material, but with different ones Length could in the arrangement according to FIG. 2 also two measuring bodies of the same length, but made of material of different thermal conductivity can be used.
Die Herstellung von Meßkörpern unterschiedlicher Länge, aber aus gleichem Material könnte schließlich dadurch erfolgen, daß in einem das Rohr b abschließenden Stopfen mittels eines Hohlbohrers Körper unterschiedlicher Länge freigebohrt werden, wobei der Ringspalt dann zweckmäßig mit einem Isoliermaterial gefüllt wird. The production of measuring bodies of different lengths, but from The same material could finally take place in that the tube b terminates in a Plug bodies of different lengths are drilled free using a hollow drill, wherein the annular gap is then expediently filled with an insulating material.
Die Temperaturbestimmung bei der Vorrichtung nach F i g. 2 ergibt sich nach folgendem Rechnungsgang: Wenn die beiden Meßköpfe das Längenverhältnis n haben, dann erhält man unter Beibehaltung der obigen Bezeichnungen folgende Formeln für die Wärmemengen: Q'1 = = a1 F (Tu-T1) ct, Q2 = a2 F(Tu-T2) ct, Q1 = #1/@@ F (T1-T3) ct, Q2.= F(T2-T3)ct. The temperature determination in the device according to FIG. 2 results according to the following calculation: If the two measuring heads have the length ratio n, the following formulas are obtained while retaining the above designations for the heat quantities: Q'1 = = a1 F (Tu-T1) ct, Q2 = a2 F (Tu-T2) ct, Q1 = # 1 / @@ F (T1-T3) ct, Q2. = F (T2-T3) ct.
Hier wird die Temperatur am inneren Ende der Meßköpfe konstant auf T3 gehalten. Here the temperature at the inner end of the measuring heads is constant T3 held.
Bildet man wie oben das Verhältnis der Wärmemengen, so erhält man: oder a1 (Tu-T1) #1 (T1-T3) = a2 (Tu-T2) n#2(T2-T3) Unter der Voraussetzung, daß al = a2 und A1 = ist, ergibt sich die Bestimmungsgleichung für Tu zu: Tu-T1 = T1-T3 . 1 Tu-T2 T2-T3 n Für die meisten Fälle der Hochtemperaturmessung wird die hier gemachte Vernachlässigung von Änderungen der thermischen Stofikonstanten zulässig sein, d. h., die Messung wird trotzdem mit der verlangten Genauigkeit durchführbar sein.If one forms the ratio of the heat quantities as above, one obtains: or a1 (Tu-T1) # 1 (T1-T3) = a2 (Tu-T2) n # 2 (T2-T3) Assuming that al = a2 and A1 =, the determining equation for Tu results as follows: Tu-T1 = T1-T3. 1 Tu-T2 T2-T3 n For most cases of high-temperature measurement, the neglect of changes in the thermal material constants made here will be permissible, ie the measurement can still be carried out with the required accuracy.
Falls diese Vernachlässigung nicht zulässig ist, kann man im zweiten Falle die Innentemperatur auf einen anderen Wert einstellen. Bezeichnet man die hierbei geänderten Größen mit +, so erhält man die Formeln für die Wärmemengen Q;+= a1+ F (Tu-T1+) ct Q;+= a2+ F (Tu-T2+) ct #1+ Q1+ = F(T1+-T3+) ct nl #2+ Q2+ = F (T2+ - T3+) ct l und aus der Gleichsetzung der Verhältnisse a1+ (Tu - T1+) ~ Ä1+(T1+-T3+) a2+(Tu-T2+) - n#2+(T2+-T3+). If this neglect is not permissible, one can use the second Trap set the internal temperature to a different value. Is one called the here changed quantities with +, one obtains the formulas for the heat quantities Q; + = a1 + F (Tu-T1 +) ct Q; + = a2 + F (Tu-T2 +) ct # 1 + Q1 + = F (T1 + -T3 +) ct nl # 2 + Q2 + = F (T2 + - T3 +) ct l and from the equation of the ratios a1 + (Tu - T1 +) ~ Ä1 + (T1 + -T3 +) a2 + (Tu-T2 +) - n # 2 + (T2 + -T3 +).
Um nunmehr zu einer Bestimmungsgleichung für die Umgebungstemperatur zu kommen, müssen die thermischen Konstanten nicht mehr als konstant angenommen werden, sondern es muß nur a1 a1+ = a2 a2+ und #1 = #1+ = #2 #2+ sein. Now to a determining equation for the ambient temperature to come, the thermal constants no longer have to be assumed to be constant it just has to be a1 a1 + = a2 a2 + and # 1 = # 1 + = # 2 # 2 +.
Man erhält dann durch Division die Bestimmungsgleichung Tu-T1 Tu-T2+ T1-T3 T2+-T3+ . = . The determining equation Tu-T1 Tu-T2 + is then obtained by division T1-T3 T2 + -T3 +. =.
Tu-T2 Tu-T1+ T2 T3 T1+- T3+ Bei der Ausführungsform nach F i g. 3 ist das Rohr b durch eine Platte h abgeschlossen, in die zwei Meßköpfe al und a2 eingesetzt sind. Die Meßköpfe bestehen aus Materialien verschiedener Wärmeleitfähigkeit. Sie sind wiederum in Achsrichtung durchbohrt zur Durchführung der Thermoelemente el und e2, die mit ihrer Meßstelle cl und c2 wärmeleitend mit dem dem Medium ausgesetzten Ende der Meßköpfe al und a2 verbunden sind. Tu-T2 Tu-T1 + T2 T3 T1 + - T3 + In the embodiment according to FIG. 3 the tube b is closed by a plate h, in the two measuring heads a1 and a2 are used. The measuring heads are made of materials with different thermal conductivity. They are in turn pierced in the axial direction for the implementation of the thermocouples el and e2, the measuring point cl and c2 conductively with the exposed to the medium End of the measuring heads a1 and a2 are connected.
Ein drittes Thermoelement f ist durch eine Bohrung in der Platte Ii geführt und mit seiner Meßstelle d mit der Oberseite der Platteh wärmeleitend verbunden. Für die Platte h wird ein Material guter Wärmeleitfähigkeit verwendet, damit die Meßstelle d etwa die Temperatur an der Unterseite der Platte h annimmt. Die Anbringung der Meßstelle d auf der Oberseite der Platten ist notwendig, damit eindeutige Meßergebnisse erreicht werden, die anderenfalls durch den Durchgang der Wärme durch die Platte h verfälscht werden könnten. A third thermocouple f is through a hole in the plate Ii out and with its measuring point d thermally conductive with the top of the Platteh tied together. A material with good thermal conductivity is used for the plate h, so that the measuring point d assumes approximately the temperature on the underside of the plate h. The attachment of the measuring point d on the top of the plates is necessary so unambiguous measurement results can be achieved, which would otherwise be achieved through the passage of the Heat could be falsified by the plate h.
Es wäre selbstverständlich auch möglich, die Meßköpfe al und a2 2 isoliert durch die Platte h zu führen und die Meßstellen des zweiten Thermoelements an der Unterseite der Meßköpfe al 1 und a2 2 anzubringen. It would of course also be possible to use the measuring heads a1 and a2 2 insulated through the plate h and the measuring points of the second thermocouple to be attached to the underside of the measuring heads al 1 and a2 2.
Der Rechnungsgang für diese Ausführungsform entspricht im wesentlichen dem vorstehend angegebenen Rechnungsgang für die Ausführungsform nach F i g. 2. Auch mit diesem Meßkopf ist eine kontinuierliche Temperaturmessung möglich. The billing for this embodiment is essentially the same the billing process given above for the embodiment according to FIG. 2. A continuous temperature measurement is also possible with this measuring head.
Bei den Ausführungsformen nach den F i g. 3 und 4 können durch eine Änderung der Femperaturen der unteren Enden der Meßköpfe zwischen zwei Werten noch Fehler zweiter Ordnung. z. B. In the embodiments according to FIGS. 3 and 4 can be replaced by a Change of the temperatures of the lower ends of the measuring heads between two values still Second order error. z. B.
Tc:mp rraturabhängigkei t des Verhältnisses der Wärmeübergangszahl u. dgl., erkannt und beriicksichtigt werden.Tc: temperature dependence of the ratio of the heat transfer coefficient and the like, are recognized and taken into account.
Bei der Ausführungsform nach F i g. 3 könnten statt der geometrisch gleichen Hohlzylinder verschiedenen Materials auch am äußeren Ende geschlossenc Hohlzylinder gleichen Materials und gleieher äußerer Abmessungen verwendet werden, deren Wandstärken jedoch verschieden sind. Das Kühlmittel kann dann in geeigneter Weise in die Hohlzylinder eingeleitet werden. Es wird dann nicht der Temperaturgradient in Zylinderachsrichtung, sondern in radialer Richtung ausgenutzt. In the embodiment according to FIG. 3 could instead of the geometrical same hollow cylinder of different material also closed at the outer end c Hollow cylinders of the same material and the same external dimensions are used, however, their wall thicknesses are different. The coolant can then be used in a suitable Way are introduced into the hollow cylinder. The temperature gradient will then not be used utilized in the cylinder axis direction, but in the radial direction.
Statt der beschriebenen Zylinder könnten als Meßköpfe auch naers geformte Körper eingesetzt werden. Instead of the cylinders described, naers could also be used as measuring heads shaped bodies are used.
Es empfiehlt sich dabei solche geometrischen Formen zu verwenden, die der Rechnung bezüglich der Wärmevorgänge noch zugänglich sind. In Frage kommen hie insbesondere Vollzylinder, Hohlzyloinder, Kugeln bzw. Kugelabschnitte, Kegel u. dgl.It is advisable to use such geometric shapes which are still accessible to the invoice with regard to the heating processes. Come into question This means in particular full cylinders, hollow cylinders, spheres or spherical segments, cones and the like
Die Kühlung des inneren Endes des Meßkopfes kann statt durch eine Flüssigkeit selbstverständlich auch durch ein Gas durchgeführt werden, beispielsweise Luft. Darüber hinaus ist auch eine elektrische Kühlung unter Verwendung des Peltier-Effektes möglich. The cooling of the inner end of the measuring head can take place by a Liquid can of course also be carried out by a gas, for example Air. In addition, there is also electrical cooling using the Peltier effect possible.
Weller kann die Messung des Temperaturgefalles nicht nur durch Thermoelemente erfolgen, sondern auch nut Meßanordnungen, welche auf einer Länge Volumen- oder Widerstandsänderung beruhen die zu einer Temperaturmessung ausgenutzt werden können. Weller is not only able to measure the temperature drop by means of thermocouples take place, but also only measuring arrangements, which on a length volume or Resistance changes are based which can be used for a temperature measurement.
Um die Oberfläche der Meßkörper zu sehtitzen, können diese an ihrer Oberfläche veredelt werden Patentansprücl1e : Verfahren zur Messung Hoher Temperaturen flüssiger oder gasförmiger Medien, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zwei metallische Meßkörper mit unterschiedlicher Wärmeleitung, die eine einfache geometrische Form, isnbesondere kreisförmigen Querschnitt und eine endliche Dicke haben, mit einem Ende dem zu messenden Medium ausgesetzt und an ihrem anderen Ende gekühlt werden und daß die Temperaturen an den dem Medium ausgesetzten Enden und den gekühlten Enden der Meßkörper gemessen werden und die Temperatur des Mediums entsprechend der allgemeinen Formel Tu-T1 = T1-T3.1 Tu - T2 T2 - T4 n Tu = Temperatur des zu messenden Mediums, T1 = Außentemperatur des ersten Meßkörpers, T2 = Außentemperatur des zweiten Meßkörpers, T3 = Innentemperatur des ersten Meßkörpers, T4 = Innentemperatur des zweiten Meßkörpers, = = Längendifferenz, tur Anzeige gebracht wird. To see the surface of the measuring body, these can be on their Surface are refined Patent claims: Method for measuring high temperatures liquid or gaseous media, it is not indicated that two metallic measuring bodies with different heat conduction, which are a simple geometric shape, in particular circular cross-section and a finite thickness exposed to the medium to be measured at one end and at the other end are cooled and that the temperatures at the ends exposed to the medium and the cooled ends of the measuring body are measured and the temperature of the medium according to the general formula Tu-T1 = T1-T3.1 Tu - T2 T2 - T4 n Tu = temperature of the medium to be measured, T1 = outside temperature of the first measuring body, T2 = outside temperature of the second measuring body, T3 = internal temperature of the first measuring body, T4 = internal temperature of the second measuring body, = = length difference, is brought to the display.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DED41210A DE1287332B (en) | 1963-03-26 | 1963-03-26 | Methods and devices for measuring high temperatures of liquid or gaseous media |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DED41210A DE1287332B (en) | 1963-03-26 | 1963-03-26 | Methods and devices for measuring high temperatures of liquid or gaseous media |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1287332B true DE1287332B (en) | 1969-01-16 |
Family
ID=7045950
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DED41210A Pending DE1287332B (en) | 1963-03-26 | 1963-03-26 | Methods and devices for measuring high temperatures of liquid or gaseous media |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE1287332B (en) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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