玻璃窑炉表面温度测量方法-玻璃工业网

将两种不同材料的导体或半导体焊接起来，构成一个闭合回路；当这两种导体或半导体的两个执着点之间存在温差时，两者之间便产生电动势，因而在回路中形成一个大小的电流，这种现象称为热电效应，表面温度计就是利用这一效应来工作的。表面温度计在使用时，由于测杆细、对原温度场影响极小、紧贴被测表面、测试时空气流速小等，使其具有测量精度高、性能稳定等优点。

使用表面温度计时，需置于正确角度才能确保量测正确的温度，温度测棒应与被测物表面呈90度角，其误差度不能超过5度；被测表面应保持平整及干净；测试时，适当施加压力，使感温片与被测表面接触紧密。

表面温度计既有相当精度，又有便携、轻型、时间常数小、数字显示、测温范围广（-200～1760℃）等优点，宜于现场大工作量的测试。

$C:\Users\Administrator\Documents\WeChat Files\wxid_aydad6spfgtn22\FileStorage\Temp\21e1856ca405f0cf8b6e985dbd73f03e.png$

图1 表面温度计测温

二、红外测温仪

红外测温仪是根据物体的红外辐射特性，依靠其内部光学系统将物体的红外辐射能量汇聚到探测器(传感器)，并转换成电信号，再通过放大电路、补偿电路及线性处理后，在显示终端显示被测物体的温度。系统由光学系统、光电探测器、信号放大器及信号处理、显示输出等部分组成，其核心是红外探测器，将入射辐射能转换成可测量的电信号。

影响红外测温仪测温准确性的因素主要有以下几种：

1）周围物体辐射：除了绝对黑体以外，所有物体的发射率都小于1，这些物体会反射投射到其表面的辐射能量，反射的这部分能量将会随着物体自身的辐射一起进入仪器，从而影响测量结果。由基尔霍夫定律知，物体的吸收率等于物体的发射率ε，r是物体反射率，即有ε+r=1。当物体的发射率较小，反射率就较大，反射的能量就较多。当被测物体温度较高而周围物体温度较低时，它反射的能量相比于其自身的辐射能量非常小，可以忽略不计；而当周围物体温度较高时，它反射的能量就会对测量结果产生影响。

2）测试距离：红外测温仪一般只能测定目标物体表面温度的平均值。如果测试视场小于被测目标时，测温仪不受测量背景区域外的温度干扰，测出光学目标内区域的真实温度；如果被测目标与测试视场相当，背景温度影响较小，测试结果较为一般；如果测试视场大于被测目标，背景辐射能量进入仪器干扰测温读数，测试结果影响较大。

$C:\Users\Administrator\Documents\WeChat Files\wxid_aydad6spfgtn22\FileStorage\Temp\5c91d2f7ef20568643d4c8ab8aa0a01a.png$

图2 测试目标与视场

3）发射率设置：发射率表征一个物体的能量辐射特征，它与物体的材料形状、表面粗糙度、凹凸度、氧化程度、颜色、厚度等有关。由热辐射定律易知，红外测温仪从物体上接收到的辐射能量大小与该物体的辐射率成正比，因此要得到准确的测量结果，应将红外测温仪的发射率值调至与被测物体的发射率值一致，否则将会引入测温结果的偏差。测量保温材料表面温度时，发射率一般设置为0.95。

4）除了被测物体表面发出的辐射之外，红外测温仪还能接受到周围环境的反射辐射，以及被测物体的贯穿红外辐射，这些都会对测量结果产生影响。

红外测温计属非接触式测温，测温范围为-50～3300℃。受被测表面辐射率、被测表面形态、非黑体辐射、中间介质、测试距离、风速、环境温度以及周围辐射等的共同影响，红外测温计的测量误差颇大。

$C:\Users\Administrator\Documents\WeChat Files\wxid_aydad6spfgtn22\FileStorage\Temp\173620109f847b825c7e7228c32bf15c.jpg$

图3 红外测温仪测温

三、水银（红水）温度计

除了上述两种较为常见的测量方法，还有使用水银(红水)温度计来进行窑体表面温度(T表)的测量，其测量方式为：水银(红水)温度计垂直置于待测面10分钟，得到测试值T测；同时在碹中心线正上方一米处或距测点正前方一米处，用水银(红水)温度计测试环境温度，得到环境温度T环。再以60℃环境温度为临界值来进行修正，最终得到表面温度T表：若T环≤60℃，则T表 = T测；若T环＞60℃，则T表 = T测－（T环－60℃）。测量方法如下图所示。

$C:\Users\Administrator\Documents\WeChat Files\wxid_aydad6spfgtn22\FileStorage\Temp\393acbc3e2a88cc9ab5cff75b5dde446.jpg$

图4 红水温度计测碹顶温度

$C:\Users\Administrator\Documents\WeChat Files\wxid_aydad6spfgtn22\FileStorage\Temp\6d9af67d79bd1c45cebb66e7e9931b36.jpg$

图5 红水温度计测直墙温度

而水银(红水)温度计根据其测温原理，温度计的感温泡(位于温度计测量端，储有感温液体) 应与被测物体（如液体、流体等）充分接触，且浸没于被测物体内部，其测温范围为-30～300℃。水银(红水)温度计，不能测量感温泡与被测物体非充分接触的温度，其常用于液体温度及人体温度的测量。

显而易见，使用水银(红水)温度计来进行窑体表面温度的测量，会与表面实际温度存在较大的差异；而上述窑体表面温度(T表)的测量及以环境温度修正方法，亦无实际理论依据可循。

四、三种测温仪测温方式对比

表面温度计、红外测温仪与水银（红水）温度计的用途及优缺点的对比如下。

$C:\Users\Administrator\Documents\WeChat Files\wxid_aydad6spfgtn22\FileStorage\Temp\059f3e71aa4704b65b20482b8c9ac668.png$

五、三种测温仪的测温结果对比

玻璃窑炉的窑体表面保温层，由多种不同的保温材料组成，其结构具有疏松、多孔等特点。使用表面温度计、红外测温仪以及水银（红水）温度计，对华东某超白压延玻璃窑炉的不同部位，进行了表面温度测量；测量部位包含熔窑大碹、澄清区胸墙、蓄热室碹、蓄热室墙体及烟道等，温度分布有高有低。在窑体同一部位，同时采用三种测温仪器进行测量，测试结果如下表所示。

$C:\Users\Administrator\Documents\WeChat Files\wxid_aydad6spfgtn22\FileStorage\Temp\58b7ceb99651546f1fbc9d589f1862c1.png$

由表2的测温结果，结合各测温方式原理及该玻璃窑炉的实际可知：依据《JC488-1992玻璃池窑热平衡测定与计算方法》，采用表面温度计方法所测得值，能较准确的反映出表面实际温度；红外测温仪与水银（红水）温度计的所测结果，与采用表面温度计方法所测结果比较，均存在较大差异。

因此，建议使用表面温度计测量方法，对窑体的表面温度进行表征。

玻璃工业网