《热工测量及仪表》习题

习题1

1.01 某1.5级测量范围为0~100kPa的压力表,在50kPa,80kPa,100kPa三点

处校验时,某示值绝对误差分别为-0.8kPa,+1.2kPa,+1.0kPa,试问该表是否合格? 1.02 有2.5级,2.0级,1.5级三块测温仪表,对应得测量范围分别为-100~+5000C, -50~+5500C,0~10000C,现要测量5000C的温度,要求其测量值的相对误差

不超过2.5%,问选用哪块表最合适? 1.03 请指出下列误差属于哪类误差?

a) 用一块普通万用表测量同一电压,重复测量十五次后所得结果的误差。 b) 观察者抄写记录时错写了数据造成的误差。

c) 在流量测量中,流体温度,压力偏离设计值造成的流量误差。 1.04 对某状态下的流体进行压力测量,得测量值如下: n 1 2 3 4 5 6 7 8 P(kPa) 105.30 104.94 105.63 105.24 104.86 104.97 105.35 105.16 n 9 10 11 12 13 14 15 P(kPa) 105.71 105.70 104.36 105.21 105.19 105.21 105.32 试用统计学方法处理随机误差。 1.05 某测温仪表得准确度等级为1.0,绝对误差为±10C,测量下限为负值(下限

的绝对值为测量范围的10%),试确定该表的测量上限值与下限值及量程。 1.06 一块压力表(量程为0~250kPa)经标准压力校正,得: 标准压力 上形程 下行程 上行程 下行程 0.00 5 6 8 6 50 48 50 48 50 100 102 100 104 102 150 148 148 150 150 200 198 196 196 196 250 248 248 求:量程,变差,线性度,重复性,精度。

1.07 已知铜电阻阻值与温度的关系为:Rt?R20[1??20(t?20)],200C时的电阻

值为:R20=6±0.018?,?20=0.004±0.00004/0C,求铜电阻在t=35±10C时的电阻值及其误差。(置信概率均为68.3%) 1.08 已知测得某电阻上流过的电流I = 10.0(1±1%)A,其电阻R =15.0(1±1%)?,

求其电阻上消耗的功率P?(P??P)W。[也可用P?P(1?__?P_)W表示]。

P习题2

2.01 从宏观和微观两方面叙述温度。

2.02 温标是温度的数值表示方式,经验温标的三要素是什么?

2.03 ITS-90国际温标规定温度的单位是什么?定义其一度的数值是多少?国

际温标构成的要素是什么?

习题3

3.01 叙述热电偶工作原理和基本定律。 3.02 普通工业热电偶由什么组成?

3.03 什么事标准热电偶分度表?分度号?

3.04 用铂铑10-铂热电偶测温,在冷端温度300C时,测得热电势是12.30mv, 求热端温度。(附:铂铑10-铂热电偶分度表(分度号:S,冷端00C),见教材) 3.05 用镍铬-镍铝标准热电偶在冷端温度300C时,测得的电势30.2mv,求该热 电偶热端温度。(附:镍铬-镍铝热电偶分度表。(分度号K,冷端温端00C) 见教材附录)。

3.06 用铜,康铜,铂两两相配构成三热电偶,已知:热电势E铜?铂=± (100,0)(100,0)(100,0) 0.75mv,E康铜?铂= -0.75mv,求E铜?康铜电势值。

3.07 用两支分度号为K的热电偶测量A区和B区的温差,连接回路如下图所 示,当热电偶参比端温度t0为00C时,仪表指示2000C。问在参比端温度 上升到250C时,仪表指示值为多少?为什么?

图3.07

习题4

4.01 热电阻测温原理是什么?

4.02 普通工业热电阻由哪几部分组成?

4.03 已知非标准铜热电阻R与温度t呈线性函数,在200C时的阻值

R20=16.28?,电阻温度系数??4.25?10?3/0C,求该电阻在1000C时的阻 值和该铜材料纯度W(100)。

习题5

5.01 在整个测量系统中,热电偶、热电阻作为测温元件,其后续仪表可配备哪 些?

5.02 分别配备热电偶测温和热电阻测温系统。

习题6

6.01 分析引起接触法测温的两误差。

6.02 叙述管内流体温度、壁面温度及高温气体温度测量时测温元件的安装方法 要点。

6.03 当被测介质温度为t1,测温传感器示值温度为t2时,有下列方程式成立: t1?t2??0dt2d?

式中:?0—时间常数,?—时间。

当被测介质温度从200C突变到3000C,试确定经过350s后的动态误差。 已知传感器的固定时间常数?0=120s,拉氏变换式

1s(s?a)?1a(1?e?at)

6.04 当被测介质温度为t1,测温传感器示值温度为t2时,有下列方程式成立: t1?t2??0dt2d?

已知被测介质温度从t1(0)=00C突然升到t1(?)=1500C,经过15s后温度传 感器示值t2=650C,试确定该传感器的时间常数?0。(附:拉氏变换式:

1s(s?a)?1a(1?e?at))。

6.05 叙述热流密度的定义(以文字和公式),在工业生产中热流计有什么用途? 6.06 金属片热流计工作原理是什么?画出金属薄板型热流密度计的简图。

习题7

7.01 概念题: 辐射出射度M 黑度辐射出射度M0 光谱辐射出射度M? 黑度光谱辐射出射度M0? 发射率(黑度)? 光谱发射率?? 亮度温度 辐射温度 颜色温度 7.02 叙述辐射测温基本原理(五个定律)。 7.03 黑体温度为2500K时,其??0.655?m的光谱辐射出度是多少? 附:普朗克第一、二常数3.7413?10?6W?m2、1.4388?10?2m?k

7.04 设??0.655?m,T1?2500K,T2?3500K,T3?4500K,试求用维恩定 律代替普朗克定律,导致的温度误差分别是多少?(绝对误差和相对误差) 附:普朗克第一、二常数3.7413?10?6W?m2、1.4388?10?2m?k

7.05 用光学高温计测某炉膛内烟气温度,仪表示值ts?13000C,若有效波长 ??0.65?m,炉膛发射率???0.7?0.05。(普朗克第二辐射常数: 1.4388?10?2m?k)

求:1)炉膛内烟气实际温度,

2)由??的变化所引起的测温误差。

7.06 用辐射高温计测量磨光的钢板表面温度,辐射发射率??0.85。计算当示 值tp?7270C和tp?17270C时钢板表面的实际温度t。

7.07 用比色高温计测得比色温度ts=19270C,比色光线波长分别为?1?0.4?m, ?2?0.58?m,被测物体在相应波长下的单色辐射发射率分别为??1?0.39, ??2?0.35被测物体的实际温度。 7.08 什么是黑体炉,在测温中有什么作用?

习题8

8.01 概念题: 压力、大气压、绝压、表压、真空、正压、负压 8.02 分析液柱式压力计测量准确度和灵敏度的主要因素有哪些?

8.03 有一容器用封液位水银的U行管压力计测得压力如图8-03,水银柱高

h=200mm ,已知大气压力位101.325kPa,求容器内的绝对压力和表压力

(水银柱在200C时的??13545.7kg/m3)

8.04 用水银的U行管压力计测量某容器中的气体压力,在水银柱上加了一段水

柱,水柱高h2=500mm,水银柱高h1=800mm,如图8.04,求容器内的气体压力(水在00C时的??998.2kg/m3)。

图8.03 图8.04

8.05 用单管压力计测得某压力,当封液是?1?810kg/m3的染色酒精时,示值

3h1=3.9kPa,如改用?2?850kg/m酒精,问此时的示值是多少?

8.06 欧美制用PSI(bf/in2)作为压力单位,bf是力的单位,等于

0.45359237?9.80665?4.44822N,in是长度单位,等于0.0254m,请将1PSI推导至SI制压力值。

8.07 1标准大气压等于101325Pa,请折算[bar]、[kgf/m2]、[mmHg]、[mmH2O]、

[PSI],并写出演算过程。

8.08 测量某管道蒸汽压力,压力表低于取压口8m,如图8.08,已知压力表的

示值P = 6MPa(表压),水密度?水?985.4kg/m3,求蒸汽管道内的实际压力(表压)及压力表低于取压口所引起的相对误差。

图8.08

8.09 有一平板电容器C0和差动电容器C1和C2,分别构成两电容压力传感器的

转换件(见示意图8.09)。已知?d0?K1?P,C?K?Ad0,式中:?—极板

间介质的介电常数,K1—弹性系数,K—系数,A—极板间相互覆盖的面积,d0—极板间的距离,?d0—活动极板受差压后位移,?P—差压(P1?P0)。

当 P1?P0时:C0?C1?C2,当P1??P0时:活动极板移动?d0后,推导和 计算:1)略去高次项后,电容的相对变化与差压间的函数关系。 2)取一、二项后,?d0/d0=1/6时,比较两者非线性误差。

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