МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Воронежский государственный технический университет»
Булыгин Ю.А., Скуфинский А.И., Соколов С.А.
«МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЙ ТЕМПЕРАТУРЫ В НЕФТЕГАЗОВОМ ОБОРУДОВАНИИ»
Утверждено редакционно-издательским советом университета в качестве учебного пособия
Воронеж 2004
3
УДК 386
Булыгин Ю.А., Скуфинский А.И., Соколов С.И. Методы измерения температуры в нефтегазовом оборудовании: Учебно-методческое пособие. Воронеж: Воронеж. гос. техн.
ун-т., 2004. 64с.
В учебном пособии рассматриваются средства для измерения температуры, используемые в нефтегазовой отрасли: классификация термометров и термопар, погрешности средств измерения температуры, их установка и использование.
Учебное пособие соответствует требованиям Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению 130500 «Нефтегазовое дело», специальности 130501 «Проектирование, сооружение и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ», дисциплине «Метрология, стандартизация и сертификация».
Учебное пособие подготовлено в электронном виде в текстовом редакторе MS Word XP и содержится в файле ТемператураУЧпос.doc.
Табл. 2. Ил. 10. Библиогр.: 8 назв.
Научный редактор д-р техн. наук, проф. С.Г. Валюхов Рецензенты: ФГУП «Турбонасос»;
д-р техн. наук, проф. А.Н. Осинцев
©Булыгин Ю.А., Скуфинский А.И., Соколов С.А., 2004
©Оформление. Воронежский государственный технический университет, 2004
4
ВВЕДЕНИЕ
Температура является одним из важнейших параметров технологических процессов. Измерение температуры технологических сред необходимо практически во всех установках, связанных с добычей, транспортировкой, переработкой и хранением нефти, газа и нефтепродуков.
Настоящее учебное пособие обобщает необходимые сведения об измерителях температуры, используемых в нефтегазовой отрасли.
Термины и определения приведены в приложении А.
3
1 ТЕМПЕРАТУРА И ЕДИНИЦЫ ИЗИМЕРЕНИЯ
1.1Международная температурная шкала
1.1.1 До введения термодинамической шкалы температур применялись интервальные температурные шкалы (Фаренгейта, Реомюра, Цельсия), реализуемые с помощью жидкостных термометров. Их недостаток – нелинейное отклонение шкалы от термодинамической, обусловленное свойствами рабочих веществ.
1.1.2Удовлетворяющая всем требованиям хорошо воспроизводимая температурная шкала, не зависящая от значения температуры и каких-либо свойств веществ, была разработана в 1848 году У. Томсоном (лордом Кельвином) и назы-
вается термодинамической температурной шкалой Кель-
вина (ТТШК). В 1954 году десятая Генеральная конференция по мерам и весам (ГКМВ) определила единицей термодинамической температуры градус Кельвина как 1/273,16 часть термодинамической температуры тройной точки воды. С 1967 года единица термодинамической температуры называется
кельвин (К).
Основное правило, предъявляемое к температурной шкале, - измеренные по ней температуры должны совпадать с температурами, входящими в формулы термодинамики и статистической физике, служащие основой для теплофизических расчетов. Такая термодинамическая шкала вводится посредством цикла Карно. Термодинамическая шкала может быть введена также согласно второму закону термодинамики.
1.1.3При измерении температуры по термодинамической шкале на практике применяют обычно не цикл Карно, а одно из строгих следствий второго начала термодинамики, связывающих удобно измеряемое термодинамическое свойство с термодинамической температурой: законы идеального газа, законы излучения абсолютно черного тела и т.д. термометры, для которых температурная зависимость Т(х) получена из этих соотношений, часто называют первичными.
4
1.1.4Первичные термометры высокой точности представляют собой, в большинстве своем, громоздкие устройства, непригодные для практических применений. Их назначение – передать термодинамическую температурную шкалу удобным чувствительным и стабильным вторичным термометрам.
Способ градуировки вторичных платиновых термометров с внесением поправок в реперных (опорных) точках лежит
воснове международной температурной шкалы, которая воспроизводит температуры по термодинамической температурной шкале с минимальными отклонениями от последней. Важное преимущество международной температурной шкалы – ее независимость от конкретного термометра – носителя шкалы.
1.1.5Реализация термодинамической шкалы на практике требует проведения большого числа экспериментов, поэтому на основе международных соглашений была принята чисто эмпирическая, легко воспроизводимая шкала, так назы-
ваемая Международная практическая температурная шкала (МПТШ), которая приближается к термодинамической температурной шкале Кельвина (ТТШК). В настоящее вре-
мя в качестве стандарта принята уточненная в 1990 году шкала МТШ-90. Температуры основных реперных точек МТШ-90 приведены в приложении Б.
1.1.6В диапазоне от своего нижнего предела, равного
0,65 К, и до 5 К
МТШ-90 воспроизводится по давлению насыщенных паров гелия. В интервале 3…13,8 К используется газовый термометр, а в интервале 13,8…24,5 К допускается применение как газового термометра, так и платинового термометра сопротивления. Выше 24,5 К и вплоть до 1235 К МТШ-90 воспроизводится платиновым термометром, а при более высоких температурах – радиационным пирометром, измеряющим отношение спектральных плотностей светового потока абсолютно черных тел согласно закону излучения Планка.
1.1.7В области температур ниже 0,65 К чаще других применяют температурные шкалы, основанные на законе Кю-
5
| испания |
| Оценка рисков производства молочной продукции |