“In het beste geval meet een thermometer slechts zijn eigen temperatuur”. Het doel is dus de temperatuur van het sensorelement gelijk te stellen aan die van het te meten medium. Pas dan geeft de thermometer de werkelijke temperatuur van het medium aan.
In aanmerking te nemen beginselen
- De warmte stroomt altijd van het warmere lichaam naar het koudere
- Lichamen met verschillende temperaturen streven naar een evenwicht van het temperatuurverschil
Warmtestroom van een warmer naar een kouder lichaam
Streven naar een evenwicht van het temperatuurverschil
Warmtetransport tussen thermometer en omgeving
Een thermometer transporteert warmte via zijn thermowell en zijn interne componenten naar de omgeving. Hierbij wordt ervan uitgegaan dat de omgevingstemperatuur lager is dan de temperatuur van het medium. In de omgekeerde situatie wordt het procesmedium door de thermometer verwarmd.
In het algemeen betekent dit dat elke thermometer een warmtedissipatie genereert. De kunst is om de resulterende fout zo klein mogelijk te houden.
Factoren die van invloed zijn op de omvang van de warmtedissipatie
- Temperatuurverschil tussen het te meten medium en de omgevingstemperatuur van de thermometer
- Warmtecapaciteit van het te meten medium
- Warmtecapaciteit van de thermometer (en zijn onderdelen)
- Warmte-penetratiecoëfficiënt van het materiaal van de thermometer
- Warmtegeleidingscoëfficiënt van de thermometer (en de onderdelen ervan)
- Massaverhoudingen (thermowell, halsbuis, te meten medium)
Het fysieke ontwerp van de thermometer is uiteindelijk de afweging van de som van alle genoemde invloedsfactoren.
Thermometeronderdelen met hoge warmteafvoer
- Bij elektrische thermometers: thermowell, buitenmantel van de MI-kabel, draden
- Met gasgestuurde thermometers: thermowell, stam, capillairen
- Met bimetaal thermometers: thermowell, spindel
De warmteafvoer vindt dus hoofdzakelijk plaats via de metalen onderdelen van de thermometer; de in de thermometer ingesloten lucht transporteert echter ook warmte – zij het in veel mindere mate. De warmteafvoer is – voor hetzelfde materiaal – ook sterker, naarmate het effectieve oppervlak waardoor de warmte wordt getransporteerd groter is. Hoe groter de massa van een thermometer en zijn thermowell en hoe groter de thermische geleidbaarheid, hoe groter de warmte-energie is die aan het meetpunt kan worden onttrokken..
Conditions to prevent heat dissipation errors
Example of a measuring point for which a considerable heat dissipation/measuring error should be expected
- Het fysieke ontwerp van de thermometer moet zijn afgestemd op de eisen van het meetpunt (voor zover dit fysiek mogelijk is).
- De thermometer moet voldoende diep ondergedompeld zijn in het medium waarvan hij de temperatuur moet meten. Is dit niet het geval, dan zal onder bepaalde omstandigheden zoveel warmte naar de omgeving worden afgevoerd, dat de voeler niet voldoende warmte-energie zal vasthouden om de temperatuur van het medium voldoende vast te stellen. Het zal dan nauwelijks mogelijk zijn de vereiste nauwkeurigheid van de klasse te handhaven.
- Het meetpunt moet zo goed mogelijk worden geïsoleerd.
Additioneel
Informatie over onze temperatuurmeetinstrumenten vindt u op de WIKA website.
Zie ook ons artikel:
Temperatuur – Wat is het eigenlijk?