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简述影响热导池电阻丝温度的四个因素

发布时间: 2022-05-11  点击次数: 65次

电阻丝的平衡温度除了取决于气体的热导率外,还受以下四个因素的影响。

① 电阻丝轴向热传导造成的热量散失  电阻丝末端引线是金属导线,它的导热能力远远大于气体,对🦂于固体,其传导的热量与它的截面积和两端的温度差成正比,与导线的长度成反比,此外还与导线的材质有关。为了减少电阻丝轴向传热造成的热量散失,在导线的材质及两端的温度差一定时,可以用减少电阻丝的直径以及增加电阻丝的长度的方法,把这部分热量散失减到最小。对于工业热导式气体分🀅析仪来说,所用电阻丝的长度和直径的比值一般在2000-3000以上时,即可满足精度要求。

② 气体以对流的方式散失热量    在热导池内,通过气体对流的方式散失热量是不可避免的。因为热导池内部各部件直径存在着温度差,电阻丝附近温度高,气体受ꦺ热体积膨胀而向上运动,ಞ从而形成自然对流。在对流过程中,由于气体分子的位置移动,把一部分热量从电阻丝传递给了池壁。对流传热与气体的性质、电阻丝与池壁直接的温度差、对流空间的大小、形状、气体流路的形式、气体流量及气体压力的大小有关。电阻丝与池壁直接温度差越大,气体的对流作用就越强,所以在设计热导池时,应在保证一定灵敏度的前提下尽量减少温度差。另外,缩小对流空间也是抑制对流作用的一种有效措施,使气室的尺寸尽可能小,一般气室直径为3-7mm。此外,对样品气体的压力也应有一定的限制,对样品气体的流量采取稳流措施。这样,气体💦对流传热就会减弱,而且比较稳定。

③ 电阻丝与池壁直接以辐射的方式散失热量  两物体之间由辐射而传导的热量可由公式取得。

从以上关系式可以看出,两个物💃体间辐射传递的热量与物体的绝对温度四次方之差成正比,与辐射面积成正比,还与两物体互相包围的角系数及两物体总辐射系数成正比。所以,降低电阻丝与池壁之间的温度差,减少电阻丝散热表面积和降低电阻丝与池壁之间的辐射系数,都可以减弱热辐射强度。三者中影响最大的温度差都限制在200以内,这样,辐射作用就比较弱了,同时,在保证一定机械强度的前提下,尽量减少电阻丝的直径,来达到减小辐射面积的作用。把热导池内꧟壁抛光,镀一层黄金或镍,就可降🍌低池壁吸收辐射能的能力。采取了这些措施之后,以辐射形式散失的热量就能减少到可以忽略不计的程度了。

④ 样气在热导池内升温所带走的热量   样气在进入热导池钱基本是常温,当它流经热导池时,必然会从电🧸阻丝周围吸收部分热量而🌞使本身温度升高。样气连续地通过热导池,便源源不断地从热导池带走热量。很明显,样气的压力、流量发生变化时,被带走的热量是不一样的。

通过以上分析可知,热导池电阻丝上的热量是以多种形式向外散失的。尽管在设计、制造和具体使用中采取了多种措施,也只能将除了气体热传导以外所散失的热量减少到一定程度,而不能完全避免。正因为这样,热导式气体分析仪采取比较法进行测量。所谓比较法,就是利用被测组分浓度已知的标准样气,按规定的使用条件(如压力、流量等)通入分析器,对仪表进行标定,在校准的基础上再用来进行测量。利用这种方法便可将除了气体热♓传导以外的其他几种散热途径给测量带来的影响抵消了。但有一点必须强调指出,上述诸点对测量造成影响的因素在整个分析过程中必须是稳定的,否则,尽管采用比较法测量,也还会给分析结果带来严重影响。正因为如此,多数热导式气体分析仪都设有检测器恒温控制和样气压力流量控制。

   以上讨论了如何尽可能地保证热导池电阻丝的散热只和气体的热传导有关的问题。


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