热管检定炉在温度计量中的应用初探

摘要：随着科学技术的发展，热管检定炉作为新型温度源，因其本身的优秀性能和特点，在温度计量工作中得到了广泛应用，因此本文针对热管检定炉的应用进行了全面的分析，首先针对热管检定炉的工作原理进行简单了解，然后对热管检定炉技术中的性能进行深入探究，在此基础上，将其和其他同类型设备进行比较，从而全面了解热管检定炉的特点，以期为关注该问题的相关人员提供参考和建议。

关键词：热管检定炉；计量性能；温度检定

引言：常见的温度计量器具的检定和校准工作一直都使用油槽和水槽作为温度源，其中液体恒温槽本身的稳定性和均匀性较强，因此在计量部门中得到了广泛应用。但是，热管检定炉的推出，为温度计量器具的检定和校准工作带来了全新的温度源，这种温度源本身对环境没有污染，且能够测量的温度范围较大，测量速度快，是国家近年来，推出的性能最优的温度计量仪器。加强对热管检定炉的研究，具有十分重要的意义。

一、热管检定炉的工作原理

热管是热管检定炉的核心零部件，也是热管检定炉中一种高效能的传热装置，是热管检定炉工作原理的关键。热管检定炉就是利用封闭在金属内部的热管反复进行物理相变，从而达到传递热量目的。此外，热管也被称为是一种依靠管内介质的蒸发和循环流动而传递热量的部件。常见的热管是重力型热管，在热管检定炉内工作的过程中，可以从四个部分来看，首先，在蒸发段因为加热，热管上的毛细材料中的工作介质蒸发，形成汽化，此时蒸发段内的蒸汽压力上升，段内带有潜热的蒸汽流向冷凝段。然后，冷凝段内因为大量的散热能力，降低了蒸汽内的介质温度。其次，降低了的工作介质通过了主体管外部的散热器后，彻底凝结成液体。最后，液体沿着热管检定炉中的多孔，依靠毛细管力的作用下，重新回到蒸发段。以此形成了一个循环过程，这也就是热管检定炉的工作原理。

二、热管检定炉技术的性能

在明确了热管检定炉工作原理的基础上，还要利用相应的实验，对热管检定炉技术的性能进行研究。热管检定炉中最为明显的两大特色就是稳定性和均匀性。

（一）热管检定炉技术的稳定性

首先了解热管检定炉的稳定性，在热管检定炉的温度达到了热平衡后，在15min内，每隔1min对标准铂电阻温度计的温度值进行记录，最后取出15个温度值中的最大值和最小值，计算出两者的1/2差值，作为热管检定炉的波动性。本文针对200℃、300℃、390℃的标准铂电阻温度计进行测试，测试后发现在15min内，温度波动度分别为±0.009℃、±0.012℃、±0.020℃。由此可知，热管检定炉的稳定性较强。

（二）热管检定炉技术的均匀性

1.热管检定炉轴向温场的均匀性

在对热管检定炉轴向温场均匀性的实验中，可以从两个方面进行，首先是从热管检定炉的中心点到底部的轴向温场，其次是从距离热管检定炉口上55mm到底部的轴向温场。前者的测试方法和和多孔均匀性的测试方法相同，但后者需要选择三支石油闪点玻璃温度计进行试验，且只在200℃和300℃的温度点上进行，其中还要将闪点温度计和标准铂电阻温度进行对比分析。最终发现在200℃时，三支闪点温度计在距离开口55mm处的孔间温差为0.4℃，而底部的最大温差为0.7℃；在300℃时，三支闪点温度计在距离开口55mm处的孔间温差为0.4℃，而底部的最大温差为0.3℃。由此可知，热管检定炉在200℃时，温差相差较大，而在300℃时，温差相差较小，均匀性性能较好。

2.热管检定炉多孔之间的均匀性

热管检定炉多孔之间的均匀性也是极为重要，可以通过选择相对距离最远的两孔，测量孔之间的最大温差，从而判断多孔之间的均匀性。依旧是在200℃、300℃、390℃，这三个温度上进行测试，选择两支标准铂电阻温度计进行分别测试，形成对比性，保证结论的准确。测试后发现，空间温差分别为：0.013℃、0.018℃、0.040℃。由此可知，热管检定炉多孔之间的温差除了在390℃时，稍有波动意外，其余两个温度点，温差都控制在了0.02以下，因此可以得出热管检定炉多孔均匀性较强[1]。

三、热管检定炉的性能比较

在全面的了解热定检定炉在温度计量中的应用性能后，还要将其和液体恒温槽、干体校验炉等同类型设备进行比较，具体分析热管检定炉在温度计量中的应用。

（一）和液体恒温槽的性能比较

恒温油槽一般使用的是甲基硅油，如果超过180℃，就会产生大量的油烟，对周围环境造成污染，虽然后期加入了排烟机进行抽烟，但是依然会遗留部分油烟，给操作人员的身体健康带来严重的影响。可以通过具体的实验进行检测，首先简单了解液体恒温油槽的波动度、均匀度以及稳定性，然后对热管检定炉的技术性能指标进行的检测。以温度均匀度為例，液体恒温槽在200℃下，温度均匀度为0.005℃，而在300℃下，温度均匀度为0.003℃，但是在200℃-300℃的范围内，热管检定炉任意两点的温差都≤0.02℃。由此可知，热管检定炉的性能相对较优。

（二）和干体式校验炉的性能比较

除了液体恒温槽以外，在干体式校验炉也是现阶段较为常见的一种温度计量仪器，将其和热管检定炉进行比较后，发现热管检定炉的性能和技术性能指标满足国家对温度计量的相关要求。和液体恒温槽相同，也可以通过具体的测验证明，选择9144型干体校验炉，将温度范围控制在（50-650）℃范围内，让铂电阻插入150mm深的位置处，得出来具体的温度波动度、孔间温差、轴向温场均匀性[2]。以孔间温差为例，干体校验炉在200℃和300℃下的温差分别为0.049℃、0.036℃，而HKT-008型的便携式热管检定炉，工作温度范围为（200-400）℃，而在（200-300）℃的温度范围内任意两点的温差≤0.02℃。由此可知，不只是性能指标上优于干体校验炉，热管检定炉在一定成上扩大了温度工作范围，并且保证了良好的计量性能，以及计量值的准确性。

（三） 热管检定炉和液体恒温槽的比较案例

1.双金属温度计

利用两件金属温度计，分别对热管检定炉和液体恒温槽中进行测试，在温度点稳定后，读取双金属温度计的显示数值，再进行对比分析。

2.数字温度计

利用三件数字温度计，依然在热管检定炉和液体恒温槽中进行测试，在温度点稳定后，读取数字温度计的显示数值，再进行对比分析。

经过对数据的对比后发现，双金属温度计在液体恒温槽和热管检定炉中的数据完全一致，而数字温度计的测量结果基本一致，数据之间的相差在±1范围内。但是，恒温油槽使用的硅油价格相对较高，可使用周期较短。而恒温盐槽中的硝酸盐会对槽体、温度计、搅拌叶片等零部件造成腐蚀，增加使用过程中的危险性。但是热管检定炉内在高温时没有油烟，也不会对环境造成污染，操作人员可以在一个良好的环境中完成工作[3]。此外在和干体校验炉对比实验时使用的便携式热管检定炉，升温速度较快、从室温到300℃，只需要1h左右，因此随着科学技术发展，热管检定炉会在温度计量中得到更加广泛的应用。

总结：综上所述，热管检定炉本身的性能优异，升温快、范围广、无污染，准确性高，但是在实际生活中，还有部分地区，依然使用这其他温度检测仪器，对热管检定炉不了解。想要让热管检定炉的应用得到进一步应用，就要深入了解热管检定炉的各项技术以及具体的指标参数，通过上文对热管检定炉的大量实验和对比试验，证明热管检定炉满足温度计量的要求，从而让热管检定炉得到全面的应用。

参考文献：

[1]宋姗姗， 胡涵星， 郁龙水，等. 热管检定炉在温度计量中的应用[J]. 仪器仪表标准化与计量， 2017（1）：46-48.

[2]李洪卫， 吕丽红， 谢忠善. 热电偶检定炉温度场测量结果不确定度评定[J]. 科技创业月刊， 2015， 28（6）：112-113.

[3]张银苹. 基于机器视觉的温度计检定与处理的应用研究[D]. 聊城大学， 2015.

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