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圆箔式热流传感器灵敏度方程式

2018/06/19243 作者:佚名
导读: 圆箔式热流传感器灵敏度方程式的推导是基于傅里叶定律,并作如下假设:假设设铜热沉体的温度To=0,有一辐射热流q投射上去。由于康铜箔的厚度S很薄,此时沿康铜箔厚度方向上的热梯度(即ΔT/ΔS=0)是0可以忽略的,康铜箔表面的热损失也是可以忽略的。因为热源的温度很高,而圆箔上的温度相比较不太高,况且辐射热流是温度的4次乘方的关系,这种差别显得更大。大到热流基本上与圆箔的温度没有关系,即可以认为Δ

圆箔式热流传感器灵敏度方程式的推导是基于傅里叶定律,并作如下假设:

假设

设铜热沉体的温度To=0,有一辐射热流q投射上去。由于康铜箔的厚度S很薄,此时沿康铜箔厚度方向上的热梯度(即ΔT/ΔS=0)是0可以忽略的,康铜箔表面的热损失也是可以忽略的。因为热源的温度很高,而圆箔上的温度相比较不太高,况且辐射热流是温度的4次乘方的关系,这种差别显得更大。大到热流基本上与圆箔的温度没有关系,即可以认为Δq/ΔT≈0。

假设

康铜箔的在温度T时的导热系数K与其基准温度To时的导热系数Ko可以用下式来近似表示:K=Ko(1+α×T),式中α是单位温升时的导热系数的变化率;

可以得到下式:

ΔT×(1+ΔT×α/2)=q×R2↗/(4×Ko×S) ............(1)

美国Medtherm公司热流传感器它表明了除箔片材料具有不变的导热系数(此时α=0)以外,热流q和△T之间的关系不是线性关系。

假设

但是实际上仪器输出的电动势是对应于温差△T,而且康铜一铜热电偶的温度和电动势的关系也不是线性的。若这二种非线性的影响能适当叠合使之正好互相抵消,则由康铜和铜制成的圆箔热流计可以产生线性的热流和电动势的关系。

根据康铜在基准温度T=0℃下的导热系数Ko=0.051卡/厘米×秒×℃及α=0.00204/℃。因此,对康铜来说,式(1)可写成:

ΔT×(1+ 0.00102×ΔT)=4.92×q×R↗2/S ............(2)

另一方面由标准的铜-康铜热电偶分别保持在0℃和△T℃下所产生的电动势E可得到下列关系:

E=0.0381△T+0.3924×10↗-4×△T↗2-28.7×10↗-9×△T↗3(毫伏)

美国Vatell公司水冷辐射传感器假设

在△T不很大的情况下,略去最后一项不计是不会产生很大误差的,则可简化为:

E=0.0381×△T(1+0.00103×△T) ............(3)

利用式(2)和(3)的括号里一项的巧合,并将二式联立可得:

E/q=0.187×R↗2/S

式中:E/q是康铜圆箔热流计的灵敏度,单位是毫伏/卡×厘米×秒

R是康铜圆箔的半径,单位为厘米

S是箔片的厚度,单位为厘米

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