簡述影響熱導(dǎo)池電阻絲溫度的四個因素

電阻絲的平衡溫度除了取決于氣體的熱導(dǎo)率外，還受以下四個因素的影響。

①　電阻絲軸向熱傳導(dǎo)造成的熱量散失  電阻絲末端引線是金屬導(dǎo)線，它的導(dǎo)熱能力遠遠大于氣體，對于固體，其傳導(dǎo)的熱量與它的截面積和兩端的溫度差成正比，與導(dǎo)線的長度成反比，此外還與導(dǎo)線的材質(zhì)有關(guān)。為了減少電阻絲軸向傳熱造成的熱量散失，在導(dǎo)線的材質(zhì)及兩端的溫度差一定時，可以用減少電阻絲的直徑以及增加電阻絲的長度的方法，把這部分熱量散失減到最小。對于工業(yè)熱導(dǎo)式氣體分析儀來說，所用電阻絲的長度和直徑的比值一般在2000-3000以上時，即可滿足精度要求。

②　氣體以對流的方式散失熱量    在熱導(dǎo)池內(nèi)，通過氣體對流的方式散失熱量是不可避免的。因為熱導(dǎo)池內(nèi)部各部件直徑存在著溫度差，電阻絲附近溫度高，氣體受熱體積膨脹而向上運動，從而形成自然對流。在對流過程中，由于氣體分子的位置移動，把一部分熱量從電阻絲傳遞給了池壁。對流傳熱與氣體的性質(zhì)、電阻絲與池壁直接的溫度差、對流空間的大小、形狀、氣體流路的形式、氣體流量及氣體壓力的大小有關(guān)。電阻絲與池壁直接溫度差越大，氣體的對流作用就越強，所以在設(shè)計熱導(dǎo)池時，應(yīng)在保證一定靈敏度的前提下盡量減少溫度差。另外，縮小對流空間也是抑制對流作用的一種有效措施，使氣室的尺寸盡可能小，一般氣室直徑為3-7mm。此外，對樣品氣體的壓力也應(yīng)有一定的限制，對樣品氣體的流量采取穩(wěn)流措施。這樣，氣體對流傳熱就會減弱，而且比較穩(wěn)定。

③　電阻絲與池壁直接以輻射的方式散失熱量  兩物體之間由輻射而傳導(dǎo)的熱量可由公式取得。

從以上關(guān)系式可以看出，兩個物體間輻射傳遞的熱量與物體的絕對溫度四次方之差成正比，與輻射面積成正比，還與兩物體互相包圍的角系數(shù)及兩物體總輻射系數(shù)成正比。所以，降低電阻絲與池壁之間的溫度差，減少電阻絲散熱表面積和降低電阻絲與池壁之間的輻射系數(shù)，都可以減弱熱輻射強度。三者中影響最大的溫度差都限制在200℃以內(nèi)，這樣，輻射作用就比較弱了，同時，在保證一定機械強度的前提下，盡量減少電阻絲的直徑，來達到減小輻射面積的作用。把熱導(dǎo)池內(nèi)壁拋光，鍍一層黃金或鎳，就可降低池壁吸收輻射能的能力。采取了這些措施之后，以輻射形式散失的熱量就能減少到可以忽略不計的程度了。

④　樣氣在熱導(dǎo)池內(nèi)升溫所帶走的熱量   樣氣在進入熱導(dǎo)池錢基本是常溫，當它流經(jīng)熱導(dǎo)池時，必然會從電阻絲周圍吸收部分熱量而使本身溫度升高。樣氣連續(xù)地通過熱導(dǎo)池，便源源不斷地從熱導(dǎo)池帶走熱量。很明顯，樣氣的壓力、流量發(fā)生變化時，被帶走的熱量是不一樣的。

通過以上分析可知，熱導(dǎo)池電阻絲上的熱量是以多種形式向外散失的。盡管在設(shè)計、制造和具體使用中采取了多種措施，也只能將除了氣體熱傳導(dǎo)以外所散失的熱量減少到一定程度，而不能*避免。正因為這樣，熱導(dǎo)式氣體分析儀采取比較法進行測量。所謂比較法，就是利用被測組分濃度已知的標準樣氣，按規(guī)定的使用條件（如壓力、流量等）通入分析器，對儀表進行標定，在校準的基礎(chǔ)上再用來進行測量。利用這種方法便可將除了氣體熱傳導(dǎo)以外的其他幾種散熱途徑給測量帶來的影響抵消了。但有一點必須強調(diào)指出，上述諸點對測量造成影響的因素在整個分析過程中必須是穩(wěn)定的，否則，盡管采用比較法測量，也還會給分析結(jié)果帶來嚴重影響。正因為如此，多數(shù)熱導(dǎo)式氣體分析儀都設(shè)有檢測器恒溫控制和樣氣壓力流量控制。

   以上討論了如何盡可能地保證熱導(dǎo)池電阻絲的散熱只和氣體的熱傳導(dǎo)有關(guān)的問題。