KR101831682B1 - Apparatus and method for measuring gas temperature - Google Patents

Apparatus and method for measuring gas temperature Download PDF

Info

Publication number
KR101831682B1
KR101831682B1 KR1020160136001A KR20160136001A KR101831682B1 KR 101831682 B1 KR101831682 B1 KR 101831682B1 KR 1020160136001 A KR1020160136001 A KR 1020160136001A KR 20160136001 A KR20160136001 A KR 20160136001A KR 101831682 B1 KR101831682 B1 KR 101831682B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
thermocouple
temperature
gas
measuring
pipe
Prior art date
Application number
KR1020160136001A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
김찬수
박병하
김응선
Original Assignee
한국원자력연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국원자력연구원 filed Critical 한국원자력연구원
Priority to KR1020160136001A priority Critical patent/KR101831682B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101831682B1 publication Critical patent/KR101831682B1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01KMEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K13/00Thermometers specially adapted for specific purposes
    • G01K13/02Thermometers specially adapted for specific purposes for measuring temperature of moving fluids or granular materials capable of flow
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17DPIPE-LINE SYSTEMS; PIPE-LINES
    • F17D1/00Pipe-line systems
    • F17D1/02Pipe-line systems for gases or vapours
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17DPIPE-LINE SYSTEMS; PIPE-LINES
    • F17D5/00Protection or supervision of installations
    • F17D5/005Protection or supervision of installations of gas pipelines, e.g. alarm
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01KMEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/02Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using thermoelectric elements, e.g. thermocouples

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)

Abstract

The present invention relates to an apparatus for measuring the gas temperature for measuring the temperature of gas passing through a gas transferring pipe, comprising first and second temperature measuring portions installed in the gas transferring pipe, and provided with first and second thermocouples having end portions in an inner portion of the gas transferring pipe, respectively, wherein the end portions of the first and second thermocouples are formed to face each other while being adjacent to each other, and formed to have different diameters.

Description

기체 온도 측정 장치 및 방법{Apparatus and method for measuring gas temperature}[0001] Apparatus and method for measuring gas temperature [0002]

본 발명은 기체 온도 측정 장치 및 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 기체 이송관 내에서 유동하는 기체의 온도를 측정하는 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and a method for measuring a gas temperature. And more particularly, to an apparatus and a method for measuring the temperature of a gas flowing in a gas delivery pipe.

열전대(thermocouple)는 제베크(seeback) 효과를 이용하여 넓은 범위의 온도를 측정하기 위해 두 종류의 금속을 접합하여 만든 센서로서, 내구성이 좋아 발전소나 제철소 등의 극한 환경에서 널리 이용되고 있다. 여기서, 제베크 효과란 서로 다른 두 종류의 금속을 조합하였을 때 접합된 양단의 온도가 서로 다르면 이 두 금속 사이에 열기전력이 발생하게 되는 현상으로, 이를 이용하면 두 금속 사이의 기전력 측정을 통해 두 접점간의 온도차를 알 수 있게 된다.A thermocouple is a sensor made by joining two kinds of metals to measure a wide range of temperature by using a seeback effect. The sensor is widely used in extreme environments such as a power plant or a steel mill because of its durability. In this case, the Hebeck effect is a phenomenon in which, when two different metals are combined, a thermoelectric power is generated between two metals when the temperatures at both ends are different from each other. By using this, The temperature difference between the contact points can be known.

기체 이송관에 흐르는 고온의 기체의 온도를 측정함에 있어서, 열전대 표면으로부터 주위 표면 즉, 이송관의 내벽면으로 열전대 표면과 이송관 내벽 표면 간의 온도차(Tt-Ts)에 의한 열복사(radiation)가 발생하게 되는데, 특히 관내를 유동하는 유체가 고온의 기체인 경우, 기체의 열전달 계수(h)가 상대적으로 적어 기체로부터 열전대로의 대류 열전달이 적게 일어나며, 기체온도와 주위 표면 온도 간의 차이가 상대적으로 커서 복사 열손실로 인한 측정 오차 역시 증가하게 되므로, 정확한 유체 온도를 측정하기 어렵다는 문제점이 있다.(Tt-Ts) between the surface of the thermocouple and the inner surface of the transfer tube from the thermocouple surface to the inner surface of the transfer tube in the measurement of the temperature of the high temperature gas flowing in the gas transfer pipe In particular, when the fluid flowing through the tube is a gas at a high temperature, the heat transfer coefficient (h) of the gas is relatively small, convective heat transfer from the gas to the thermoelectric conduction is small, and the difference between the gas temperature and the ambient surface temperature is relatively large The measurement error due to radiant heat loss also increases, so that it is difficult to measure the fluid temperature accurately.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 기체 이송관의 크기가 작거나 기체 유동면적이 작은 경우에도 기체 이송관 내부 기체의 온도를 정확히 측정할 수 있는 기체 온도 측정 장치 및 기체 온도 측정 방법이 제공된다. According to an embodiment of the present invention, there is provided a gas temperature measuring apparatus and a gas temperature measuring method capable of accurately measuring the temperature of a gas inside a gas transfer tube even when the size of the gas transfer tube is small or the gas flow area is small.

또한, 두 개의 열전대로부터 발생하는 복사 열전달의 유효주변복사온도가 동일한 가정 없이 기체 이송관 내부 기체의 온도를 정확히 측정할 수 있는 기체 온도 측정 장치 및 기체 온도 측정 방법이 제공된다.There is also provided a gas temperature measuring apparatus and a gas temperature measuring method capable of accurately measuring the temperature of the gas inside the gas transfer pipe without assuming that the effective ambient radiation temperature of radiative heat transfer generated from the two thermocouples is the same.

본 발명의 일 측면에 따르면, 기체 이송관을 지나는 기체의 온도를 측정하기 위한 기체 온도 측정 장치로서, 상기 기체 이송관에 설치되되, 상기 기체 이송관의 내부에 단부가 각각 위치되는 제 1 열전대 및 제 2 열전대를 구비하는 제 1 및 제 2 온도 측정부를 포함하고, 상기 제 1 열전대 및 상기 제 2 열전대의 직경비는 1 : 2로 형성되고, 상기 제 1 열전대의 유효주변복사온도와 상기 제 2 열전대의 측정온도가 동일하게 형성되도록, 상기 제 2 열전대의 단부는 상기 제 1 열전대의 단부에 마주보도록 인접하게 배치되며, 상기 제 1 열전대의 단부와 상기 제 2 열전대의 단부는 상기 제 2 열전대의 직경의 70% 이상만큼 서로 이격 배치되는 기체 온도 측정 장치가 제공된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a gas temperature measuring apparatus for measuring a temperature of a gas passing through a gas transfer pipe, comprising: a first thermocouple installed in the gas transfer pipe, Wherein the first thermocouple and the second thermocouple are formed in a ratio of 1: 2, and the effective peripheral radiation temperature of the first thermocouple and the second temperature of the second thermocouple are different from each other, The end of the second thermocouple is disposed adjacent to the end of the first thermocouple such that the end of the first thermocouple and the end of the second thermocouple are positioned adjacent to the end of the first thermocouple, A gas temperature measuring device is provided which is spaced apart from each other by at least 70% of its diameter.

이 때, 상기 제 1 열전대 및 상기 제 2 열전대는 상기 기체 이송관을 지나는 기체의 이송방향에 수직한 방향으로 배치될 수 있다.At this time, the first thermocouple and the second thermocouple may be arranged in a direction perpendicular to the direction of transfer of the gas passing through the gas transfer pipe.

이 때, 상기 제 1 열전대 및 상기 제 2 열전대의 직경비는 1: 2일 수 있다. At this time, the ratio of the diameters of the first thermocouple and the second thermocouple may be 1: 2.

또한, 상기 제 1 열전대 및 상기 제 2 열전대는 상기 기체 이송관의 중심에 대하여 180도 간격으로 배치될 수 있다.The first thermocouple and the second thermocouple may be disposed at an interval of 180 degrees with respect to the center of the gas feed pipe.

이 때, 상기 제 1 열전대의 단부 및 상기 제 2 열전대의 단부가 서로 2 ~3 mm 이격되도록, 상기 제 1 열전대 및 상기 제 2 열전대가 배치될 수 있다.At this time, the first thermocouple and the second thermocouple may be disposed such that the end of the first thermocouple and the end of the second thermocouple are spaced apart from each other by 2 to 3 mm.

이 때, 상기 제 1 열전대 및 상기 제 2 열전대는 서로 다른 직경을 가지고, 상기 제 1 열전대 및 상기 제 2 열전대간 이격 거리는, 적어도 상기 제 1 열전대 및 상기 제 2 열전대 중 직경이 큰 열전대 직경의 70% 이상일 수 있다.At this time, the first thermocouple and the second thermocouple have different diameters, and the first thermocouple and the second thermocouple are spaced apart from each other by at least 70 of the diameter of the thermocouple having the larger diameter among the first thermocouple and the second thermocouple. % ≪ / RTI >

이 때, 상기 제 1 열전대 및 상기 제 2 열전대의 단부는 상기 기체 이송관의 중심부에 배치될 수 있다.At this time, the ends of the first thermocouple and the second thermocouple may be disposed at the center of the gas feed pipe.

이 때, 상기 기체 이송관에는 상기 제 1 및 제 2 온도 측정부 각각이 결합되는 제 1 및 제 2 개구가 형성될 수 있으며, 상기 제 1 및 제 2 개구 각각에 결합되는 상기 제 1 및 제 2 온도 측정부 각각은 상기 개구에 결합되는 관형의 결합 몸체; 상기 결합 몸체를 관통하도록 배치되는 열전대 부재 및 상기 열전대 부재와 상기 결합 몸체 사이에 배치되는 관형의 실링부재를 포함할 수 있다.At this time, first and second openings to which the first and second temperature measuring portions are coupled may be formed in the gas feed pipe, and the first and second openings, respectively, coupled to the first and second openings, Each of the temperature measuring portions includes a tubular coupling body coupled to the opening; A thermocouple member disposed to penetrate the coupling body, and a tubular sealing member disposed between the thermocouple member and the coupling body.

이 때, 상기 개구에 결합되는 결합 몸체는 상기 열전대 부재가 상기 기체 이송관의 내부로 삽입된 길이를 조절할 수 있도록 하기 위한 길이 조절부를 포함할 수 있다.At this time, the coupling body coupled to the opening may include a length adjuster for adjusting the length of the thermocouple member inserted into the gas feed pipe.

이 때, 상기 길이 조절부는, 상기 결합 몸체의 외주면에 형성된 나사산 및 상기 개구의 내주면에 형성된 대응 나사홈을 포함할 수 있다. At this time, the length adjuster may include a screw thread formed on an outer circumferential surface of the coupling body and a corresponding screw groove formed on an inner circumferential surface of the opening.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 기체 온도 측정 장치를 이용하여 기체 이송관을 지나는 기체의 온도를 측정하는 방법으로서, 상기 제 1 및 제 2 열전대의 단부를 상기 기체 이송관 내부에 마주보도록 배치시키는 단계; 상기 제 1 및 제 2 열전대에 의해 형성되는 각각의 온도 경계층을 간섭하지 않으면서, 상기 제 1 열전대의 유효주변복사온도와 상기 제 2 열전대의 측정온도가 동일하게 형성되도록, 상기 제 1 및 제 2 열전대의 단부간의 이격 거리를 조절하는 단계; 상기 제 1 열전대의 온도(T1) 및 상기 제 2 열전대의 온도(T2)를 측정하는 단계; 및 하기 수학식 1을 이용하여 기체 이송관 내부 기체의 온도를 계산하는 단계;를 포함하는 기체 온도 측정 방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of measuring a temperature of a gas passing through a gas feed pipe using the gas temperature measuring apparatus, wherein the end portions of the first and second thermocouples are arranged to face the inside of the gas feed pipe step; So that the effective ambient radiation temperature of the first thermocouple and the measured temperature of the second thermocouple are equal to each other without interfering with the respective temperature boundary layers formed by the first and second thermocouples, Adjusting the spacing distance between the ends of the thermocouple; Measuring a temperature (T1) of the first thermocouple and a temperature (T2) of the second thermocouple; And calculating the temperature of the gas inside the gas feed pipe using the following equation (1): " (1) "

(수학식 1)

Figure 112016101599095-pat00001
(1)
Figure 112016101599095-pat00001

여기서,

Figure 112016101599095-pat00002
: 제 1 열전대 대류 열전달 계수, A: 대류 열전달 면적,
Figure 112016101599095-pat00003
: 복사율,
Figure 112016101599095-pat00004
: 슈테판 볼츠만 상수,
Figure 112016101599095-pat00005
: 기체의 온도,
Figure 112016101599095-pat00006
: 제 1 열전대 측정온도,
Figure 112016101599095-pat00007
: 제 2 열전대 측정온도 이다.here,
Figure 112016101599095-pat00002
: First thermocouple convection heat transfer coefficient, A: convection heat transfer area,
Figure 112016101599095-pat00003
: Emissivity,
Figure 112016101599095-pat00004
: Stefan Boltzmann Constant,
Figure 112016101599095-pat00005
: The temperature of the gas,
Figure 112016101599095-pat00006
: First thermocouple measurement temperature,
Figure 112016101599095-pat00007
Is the second thermocouple measurement temperature.

이 때, 상기 수학식 1을 이용하여 기체 이송관 내부 기체의 온도를 구하는 단계는 상기 제 1 열전대의 직경 및 상기 기체 이송관 내부 기체의 유동속도에 따라 대류 열 전달 계수(

Figure 112016101599095-pat00008
)를 결정하는 단계; 및 상기 제 1 열전대의 재질에 따라 복사율(
Figure 112016101599095-pat00009
)을 결정하는 단계; 를 포함할 수 있다.In this case, the step of obtaining the temperature of the gas inside the gas feed pipe using Equation (1) may include calculating a convective heat transfer coefficient according to the diameter of the first thermocouple and the flow velocity of the gas inside the gas feed pipe
Figure 112016101599095-pat00008
); And the first thermocouple material has an emissivity (
Figure 112016101599095-pat00009
); . ≪ / RTI >

본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 기체 이송관 내부 기체의 온도를 측정함에 있어서, 열전대에 의한 복사효과를 보정하여 기체의 온도를 정확히 측정할 수 있다. According to the exemplary embodiment of the present invention, in measuring the temperature of the gas inside the gas transfer tube, the temperature of the gas can be accurately measured by correcting the radiation effect by the thermocouple.

또한, 각 열전대의 유효주변복사온도가 같다는 가정을 하지 않고 기체의 온도를 계산할 수 있어 그 정확도가 높은 장점이 있다. In addition, the temperature of the gas can be calculated without assuming that the effective ambient radiation temperature of each thermocouple is the same, which is advantageous in that the accuracy is high.

특히, 기체 이송관 내부 기체의 유동면적이 작은 경우에도 측정의 정확도를 보장할 수 있어 기술 활용 범위가 더 넓은 장점이 있다.Especially, the accuracy of measurement can be guaranteed even when the flow area of the gas inside the gas transfer pipe is small, and thus the technology can be utilized in a wider range.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기체 온도 측정 장치가 기체 이송관에 장착된 상태를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기체 온도 측정 장치가 기체 이송관에 장착된 상태의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기체 온도 측정 장치의 제 1 온도측정부 및 제 2 온도측정부의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기체 온도 측정 방법의 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기체 온도 측정 방법 및 종래의 기체 온도 측정 방법에 의한 결과를 도시한 그래프이다.
1 is a perspective view illustrating a state in which a gas temperature measuring apparatus according to an embodiment of the present invention is mounted on a gas transfer pipe.
2 is a cross-sectional view of a gas temperature measuring apparatus according to an embodiment of the present invention mounted on a gas transfer pipe.
3 is a cross-sectional view of a first temperature measuring unit and a second temperature measuring unit of the gas temperature measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart of a gas temperature measurement method according to an embodiment of the present invention.
5 is a graph showing the results of the gas temperature measurement method and the conventional gas temperature measurement method according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art to which the present invention pertains. The present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and the same or similar components are denoted by the same reference numerals throughout the specification.

본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. In this specification, the terms "comprises" or "having" and the like refer to the presence of stated features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기체 온도 측정 장치를 기체 이송관에 장착한 상태를 도시한 사시도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기체 온도 측정 장치가 기체 이송관에 장착된 상태의 단면도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 온도측정부 및 제 2 온도측정부의 단면도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기체 온도 측정 방법의 순서도이다.1 is a perspective view illustrating a state in which a gas temperature measuring apparatus according to an embodiment of the present invention is mounted on a gas transfer tube. 2 is a cross-sectional view of a gas temperature measuring apparatus according to an embodiment of the present invention mounted on a gas transfer pipe. 3 is a cross-sectional view of a first temperature measuring unit and a second temperature measuring unit according to an embodiment of the present invention. 4 is a flowchart of a gas temperature measurement method according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 기체 온도 측정 장치(1)는 기체 이송관(100)에 설치되어 기체 이송관(100)을 지나는 기체의 온도를 측정할 수 있다. 기체 온도 측정 장치(1)는 제 1 온도 측정부(10) 및 제 2 온도 측정부(20)를 포함할 수 있다. 각각의 온도 측정부는 서로 다른 직경을 가지는 한 개의 열전대를 포함할 수 있다.The apparatus 1 for measuring a gas temperature according to an embodiment of the present invention can measure the temperature of a gas passing through a gas transfer pipe 100 installed in a gas transfer pipe 100. The gas temperature measuring apparatus 1 may include a first temperature measuring unit 10 and a second temperature measuring unit 20. Each temperature measuring part may include one thermocouple having different diameters.

도 1에 도시된 기체 이송관(100)은 내부에 기체 또는 액체가 흐를 수 있으나 본 발명의 경우 기체가 흐르는 경우로 한정할 수 있다. 또한 관 내에 흐르는 기체의 온도를 측정하기 위한 온도 측정용 개구(17, 27)가 기체 이송관(100) 외주면에 형성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 기체 이송관의 외주면에 두 개의 개구(17, 27)가 형성되고, 두 개의 개구(17, 27)는 180도 만큼 이격되도록 형성된다. The gas transfer pipe 100 shown in FIG. 1 may be a gas or a liquid, but it may be limited to a case where gas flows in the case of the present invention. In addition, temperature measurement openings (17, 27) for measuring the temperature of the gas flowing in the pipe can be formed on the outer peripheral surface of the gas transfer pipe (100). According to one embodiment of the present invention, two openings 17 and 27 are formed on the outer circumferential surface of the gas transfer tube, and the two openings 17 and 27 are formed to be spaced 180 degrees apart.

도 3(a)를 참조하면, 제 1 온도 측정부(10)는 직경이 상대적으로 작은 제 1 열전대(11), 결합몸체(12, 22), 결합몸체 외주면에 형성된 길이 조절부(14, 24), 결합몸체 내부에 형성된 실링부재(13, 23) 및 열전대로부터 전기 신호를 출력하는 배선(15, 25)을 포함할 수 있다.3 (a), the first temperature measuring unit 10 includes a first thermocouple 11 having a relatively small diameter, coupling bodies 12 and 22, length adjusting portions 14 and 24 formed on the outer circumferential surfaces of the coupling bodies Sealing members 13 and 23 formed inside the coupling body, and wires 15 and 25 for outputting electric signals from the thermocouple.

이 때, 결합몸체(12, 22)은 관형으로 이루어질 수 있으며, 기체 이송관(100)에 형성된 개구(17, 27)에 삽입되어 고정될 수 있다. 결합몸체(12, 22)을 기체 이송관(100)에 고정시키기 위하여 기체 이송관(100)의 개구(17, 27)의 내주면에 형성된 나사홈과 대응되는 나사산이 결합몸체(12, 22)의 외주면에 형성될 수 있다. 다만, 나사결합으로 고정될 것으로 한정하는 것은 아니며, 후술하는 바와 같이 기체 이송관(100) 내부 기체가 외부로 유출되는 것을 방지할 수 있는 결합이라면 무방하다.At this time, the coupling bodies 12 and 22 may be formed in a tubular shape and may be inserted and fixed in the openings 17 and 27 formed in the gas transfer tube 100. In order to fix the engaging bodies 12 and 22 to the gas transfer tube 100, threaded grooves formed on the inner circumferential surfaces of the openings 17 and 27 of the gas transfer tube 100 are threadedly engaged with the engaging bodies 12 and 22 And may be formed on the outer circumferential surface. However, the present invention is not limited thereto, and it may be a combination that can prevent the gas inside the gas transfer pipe 100 from flowing out to the outside as described later.

또한 결합몸체(12, 22) 외주면에 형성된 나사산은 길이 조절부(14, 24)로 기능할 수 있다. 이 때, 길이 조절부(14, 24)는 제 1 온도 측정부(10)의 기체 이송관(100) 내부로의 삽입 깊이를 조절하는데 사용될 수 있다. 구체적으로, 제 1 온도 측정부(10)의 제 1 열전대(11)를 기체 이송관(100)의 중심 방향으로 가까이 배치하고 싶다면 길이 조절부(14, 24)가 형성된 결합몸체(12, 22)을 시계방향으로 회전시킬 수 있다. 이는 후술하는 바, 제 1 및 제 2 열전대(11, 21)의 거리를 조절할 때 유용할 수 있다.The threads formed on the outer circumferential surface of the coupling bodies 12 and 22 can also serve as the length adjusting portions 14 and 24. [ At this time, the length adjusting portions 14 and 24 can be used to adjust the depth of insertion of the first temperature measuring portion 10 into the gas feed pipe 100. Specifically, if it is desired to arrange the first thermocouple 11 of the first temperature measuring part 10 in the direction of the center of the gas feed pipe 100, the coupling bodies 12 and 22 having the length adjusting parts 14 and 24, Can be rotated clockwise. This may be useful in adjusting the distance between the first and second thermocouples 11 and 21, which will be described later.

여기서 결합몸체(12, 22) 내부에는 실링부재(13, 23)가 구비될 수 있다. 실링부재(13, 23)는 기체 이송관(100) 내부의 기체가 개구(17, 27)로 유출되는 것을 방지하기 위한 것으로 결합몸체(12, 22)의 내벽면과 견고하게 결합될 수 있는 것이 바람직하다.Here, sealing members 13 and 23 may be provided inside the coupling bodies 12 and 22. The sealing members 13 and 23 are provided to prevent gas in the gas transfer tube 100 from flowing out to the openings 17 and 27 and to be firmly coupled to the inner wall surfaces of the engaging bodies 12 and 22 desirable.

이 때, 제 1 열전대(11)는 실링부재(13, 23)를 상하 방향으로 관통하도록 배치되며, 제 1 열전대(11)의 일단인 온도 측정단(16, 26)이 기체 이송관(100)의 내부에 배치될 수 있다. 제 1 열전대(11)의 타단은 제 1 열전대(11)에서 발생한 열기전력에 의한 전기 신호를 제공하는 배선(15, 25)이 연결될 수 있다. 이 배선(15, 25)을 컴퓨터 등에 연결하여 기체 이송관(100)에 흐르는 기체의 온도를 측정할 수 있다. The first thermocouple 11 is disposed so as to pass through the sealing members 13 and 23 in the vertical direction and the temperature measuring ends 16 and 26 at one end of the first thermocouple 11 are connected to the gas transfer pipe 100, As shown in FIG. The other end of the first thermocouple 11 may be connected to the wires 15 and 25 for providing an electric signal by the thermoelectric power generated in the first thermocouple 11. [ The wirings (15, 25) can be connected to a computer or the like to measure the temperature of the gas flowing in the gas transfer tube (100).

제 1 열전대(11)는 서로 다른 종류의 두 금속이 접합되고, 양 접합 부위의 온도가 다르면 금속 사이에 열기전력이 발생해 전류가 흐를 수 있다. 이 때, 발생되는 열기전력은 두 접합 금속 간의 온도 차이에 비례하고, 그 비례상수는 제베크 상수이다.In the first thermocouple 11, two kinds of metals of different kinds are bonded, and when the temperatures at both bonding portions are different, a thermoelectric power is generated between the metals and a current can flow. In this case, the generated thermoelectric power is proportional to the temperature difference between the two bonding metals, and the proportional constant is the Shekel constant.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 측정 장치의 제 2 온도 측정부(20)를 설명한다. 제 1 온도 측정부(10)와 중복되는 부분에 대해서는 그 설명을 생략한다.Hereinafter, a second temperature measuring unit 20 of the temperature measuring apparatus according to an embodiment of the present invention will be described. The description of the parts overlapping with the first temperature measuring unit 10 will be omitted.

도 3(b)를 참조하면, 제 2 온도 측정부(20)는 제 1 온도 측정부(10)와 유사하게 제 2 열전대(21), 결합몸체(12, 22), 결합몸체(12, 22) 외주면에 형성된 길이 조절부(14, 24), 결합몸체(12, 22) 내부에 형성된 실링부재(13, 23) 및 열전대로부터 전기 신호를 출력하는 배선(15, 25)을 포함할 수 있다.3 (b), the second temperature measuring unit 20 includes a second thermocouple 21, coupling bodies 12 and 22, coupling bodies 12 and 22 (not shown) similar to the first temperature measuring unit 10, (15, 25) for outputting an electric signal from the thermocouple and sealing members (13, 23) formed inside the coupling bodies (12, 22)

이 때, 제 2 열전대(21)는 제 1 열전대(11) 보다 더 큰 직경을 가질 수 있으며, 이는 후술하는 바와 같이 제 1 열전대(11)의 유효주변복사온도를 제 2 열전대(21)의 측정온도로 근사화 하기 위함이다.At this time, the second thermocouple 21 may have a larger diameter than the first thermocouple 11, and this may be achieved by measuring the effective ambient radiation temperature of the first thermocouple 11 by measuring the second thermocouple 21 This is to approximate the temperature.

본 발명의 일 실시예에서, 직경이 큰 제 2 열전대(21)의 직경이 직경이 작은 제 1 열전대(11)의 직경에 약 두 배로 형성된다.In one embodiment of the present invention, the diameter of the second thermocouple 21 having a larger diameter is formed to be about twice the diameter of the first thermocouple 11 having a smaller diameter.

이는 열전대 사이에 형성되는 기체 유동의 온도 분포에 따른 열전대의 응답속도 저하를 더 고려한 것으로, 제 1 열전대(11)의 유효주변복사온도를 제 2 열전대(21)의 측정온도로 근사화하는 관점에서는 제 1 열전대 직경에 대한 제 2 열전대 직경 비율이 클수록 유리할 수 있으나, 직경 비율이 과도하게 큰 경우에 제 1 열전대(11) 및 제 2 열전대(21)의 이격 거리가 증가되고, 제 1 열전대(11)와 제 2 열전대(21) 사이 기체 유동에 온도분포가 발생할 수 있어 열전대의 응답시간이 증가하는 단점이 있기 때문이다. In consideration of the fact that the effective ambient radiation temperature of the first thermocouple 11 is approximated to the measured temperature of the second thermocouple 21, The larger the ratio of the second thermocouple diameter to the diameter of the thermocouple 1, the more the distance between the first thermocouple 11 and the second thermocouple 21 is increased, And the second thermocouple 21, the response time of the thermocouple increases.

상기의 조건을 고려할 때, 제 1 열전대에 대한 제 2 열전대의 직경비율은 약 두 배인 것이 바람직하다. 본 발명의 일 실시예에서 제 1 및 제 2 열전대(11, 21)의 직경 크기는 실험 결과 각각 1/16인치, 1/8인치로 형성될 수 있으나, 반드시 이에 한하는 것은 아니다.In consideration of the above conditions, the diameter ratio of the second thermocouple to the first thermocouple is preferably about twice. In an embodiment of the present invention, the diameters of the first and second thermocouples 11 and 21 may be 1/16 inch and 1/8 inch, respectively, but are not necessarily limited thereto.

이 때, 제 1 열전대(11)가 구비된 제 1 온도 측정부(10)와 제 2 열전대(21)가 구비된 제 2 온도 측정부(20)는 기체 이송관(100) 내부로 온도 측정단(16, 26)이 삽입되고, 결합몸체(12, 22)에 형성된 나사산을 이용하여 기체 이송관(100) 외부에 형성된 개구(17, 27)에 고정될 수 있다. 다시 도 1을 참조하면, 제 1 열전대(11)의 온도 측정단(16, 26)은 그 단부가 제 2 열전대(21)의 온도측정단의 단부와 마주보도록 배치될 수 있다. 이 경우, 기체의 흐름(F)와 수직되도록 배치될 수 있다. 이 때, 제 1 및 제 2 열전대(11, 21)의 온도 측정단(16, 26)은 인접하되, 소정 간격 이격되도록 배치되어야 한다. The second temperature measuring unit 20 having the first thermometer 11 and the second thermometer 21 is connected to the inside of the gas feed pipe 100 through a temperature measuring unit And can be fixed to the openings 17 and 27 formed on the outside of the gas feed pipe 100 by using the screw threads formed on the engaging bodies 12 and 22. [ Referring again to Fig. 1, the temperature measurement stages 16 and 26 of the first thermocouple 11 may be arranged such that the ends of the temperature measurement stages 16 and 26 face the end of the temperature measurement stage of the second thermocouple 21. In this case, it can be arranged to be perpendicular to the flow F of the gas. At this time, the temperature measurement stages 16 and 26 of the first and second thermocouples 11 and 21 should be adjacent but spaced apart from each other by a predetermined distance.

이 때, 제 1 및 제 2 열전대(11, 21)가 이격된 소정의 간격은 먼저 각 열전대에 형성된 온도 경계 층이 서로 간섭되지 않는 간격을 고려할 수 있다.At this time, the predetermined interval in which the first and second thermocouples 11 and 21 are spaced apart may be considered as an interval in which the temperature boundary layers formed in the respective thermocouples are not interfered with each other.

더욱 상세하게는, 상기 제 1 열전대 및 상기 제 2 열전대간 이격된 소정의 간격은 직경이 더 큰 제 2 열전대 직경의 적어도 70% 이상이 되도록 형성될 수 있다. 열전대 외부 표면의 너셀수(Nu)가 항상 2보다 크므로, 열전대에 의해 형성되는 대류 온도 경계층의 평균 두께가 열전대 반경 이하로 형성되기 때문이다. 일례로, 제 1 및 제 2 열전대는 2~3mm 이격되도록 배치될 수 있다.More specifically, the predetermined spacing between the first thermocouple and the second thermocouple may be formed to be at least 70% of the second thermocouple diameter larger in diameter. (Nu) of the outer surface of the thermocouple is always larger than 2, so that the average thickness of the convective temperature boundary layer formed by the thermocouple is formed to be equal to or smaller than the radius of the thermocouple. In one example, the first and second thermocouples may be spaced 2 to 3 mm apart.

구체적으로 기체 이송관(100) 내부의 기체의 흐름으로 인해 기체로부터 열전대의 온도 측정단(16, 26)으로의 대류 열전달이 발생할 수 있으며, 상기 대류 열전달에 의해 열전대의 온도 측정단(16, 26)에는 온도 경계층이 형성될 수 있다. 만약, 각 열전대가 소정의 간격보다 가깝게 배치되는 경우에는, 어느 하나의 열전대가 다른 열전대 주위의 기체 유동에 영향을 줄 수 있고, 이로 인해 부정확한 온도가 측정될 수 있다.Specifically, due to the flow of gas in the gas transfer tube 100, convection heat transfer from the gas to the temperature measurement stages 16 and 26 of the thermocouple may occur. By the convective heat transfer, the thermocouple temperature measurement stages 16 and 26 A temperature boundary layer may be formed. If each thermocouple is located closer than a predetermined interval, any one thermocouple may affect the gas flow around the other thermocouple, and thus an inaccurate temperature can be measured.

또한 소정의 간격을 정함에 있어, 제 1 열전대(11)의 유효주변복사온도를 제 2 열전대(21)의 측정온도로 근사화 할 수 있음을 고려할 수 있다. 구체적으로, 각 열전대의 열 평형 방정식을 고려할 때, 기체 이송관(100)을 흐르는 고온의 기체로부터 제 1 열전대(11)에 대류 열전달이 발생할 수 있고, 제 1 열전대(11)는 주변으로 전자기파 형태의 복사열을 방출할 수 있다. 이 때, 제 1 열전대로부터 주변으로의 복사 열전달에 있어서, 유효주변복사온도를 제 2 열전대(21)의 측정온도로 근사화 할 수 있는지를 더 고려할 수 있다.It can also be considered that the effective peripheral radiation temperature of the first thermocouple 11 can be approximated to the measured temperature of the second thermocouple 21 while setting the predetermined interval. Specifically, considering the thermal equilibrium equation of each thermocouple, convection heat transfer may occur from the high-temperature gas flowing through the gas feed pipe 100 to the first thermocouple 11, and the first thermocouple 11 may have an electromagnetic wave form Can radiate radiant heat. At this time, it can further be considered whether the effective ambient radiation temperature can be approximated to the measured temperature of the second thermocouple 21 in the radiant heat transfer from the first thermocouple to the surroundings.

도 1 및 도 2 를 참조하여, 제 1 및 제 2 온도 측정부(10, 20)가 기체 이송관(100)에 삽입된 경우 기체 이송관(100) 내부 기체 온도를 계산하는 방법을 설명한다.A method of calculating the internal gas temperature of the gas transfer pipe 100 when the first and second temperature measurement units 10 and 20 are inserted into the gas transfer pipe 100 will be described with reference to FIGS.

먼저, 기체가 유동하는 기체 이송관(100) 내에 제 1 온도 측정부(10)가 삽입된 경우, 유동하는 기체로부터 제 1 온도 측정부(10)에 구비된 제 1 열전대(11)로 대류 열전달이 일어난다. 이 때, 제 1 열전대(11)는 전자기파의 형태로 복사 열전달이 발생하게 되고 양 열전달을 고려하여 제 1 열전대(11)의 열평형 방정식을 얻을 수 있다. 이 때, 제 1 열전대(11)의 복사 열전달을 고려함에 있어, 전술한 바와 같이 제 1 열전대(11) 및 제 2 열전대(21)가 소정 간격 이격되도록 배치된 경우라면 제 2 열전대(21)의 측정온도를 유효주변복사온도로 근사화할 수 있다. First, when the first temperature measuring unit 10 is inserted into the gas transfer pipe 100 through which the gas flows, the first thermocouple 11 provided in the first temperature measuring unit 10 from the flowing gas, This happens. At this time, the first thermocouple 11 generates radiative heat transfer in the form of an electromagnetic wave, and the thermal equilibrium equation of the first thermocouple 11 can be obtained in consideration of both heat transfer. If the first thermocouple 11 and the second thermocouple 21 are disposed to be spaced apart from each other by a predetermined distance in consideration of the radiative heat transfer of the first thermocouple 11, The measured temperature can be approximated to the effective ambient radiation temperature.

수학식 1

Figure 112016101599095-pat00010
Equation 1
Figure 112016101599095-pat00010

(

Figure 112016101599095-pat00011
: 제 1 열전대의 대류 열전달 계수, A: 열전달 면적,
Figure 112016101599095-pat00012
: 복사율,
Figure 112016101599095-pat00013
: 슈테판 볼츠만 상수,
Figure 112016101599095-pat00014
: 기체의 온도,
Figure 112016101599095-pat00015
: 제 1 열전대(11) 측정온도,
Figure 112016101599095-pat00016
: 제 2 열전대(21) 측정온도)(
Figure 112016101599095-pat00011
: Convective heat transfer coefficient of the first thermocouple, A: heat transfer area,
Figure 112016101599095-pat00012
: Emissivity,
Figure 112016101599095-pat00013
: Stefan Boltzmann Constant,
Figure 112016101599095-pat00014
: The temperature of the gas,
Figure 112016101599095-pat00015
: First thermocouple (11) Measuring temperature,
Figure 112016101599095-pat00016
: Measurement temperature of the second thermocouple 21)

이 때, 대류 열전달 계수는 제 1 열전대(11)의 직경 및 기체 이송관(100)에 흐르는 기체의 유동 속도에 따라 달라질 수 있으며, 복사율은 열전대의 재질에 따라 달라질 수 있다. 위 수학식 1에 제 1 및 제 2 열전대(11, 21) 측정온도를 대입하면, 기체 이송관(100) 내부 기체의 온도를 계산할 수 있다.In this case, the convective heat transfer coefficient may vary depending on the diameter of the first thermocouple 11 and the flow velocity of gas flowing through the gas feed pipe 100, and the emissivity may vary depending on the material of the thermocouple. The temperature of the gas inside the gas transfer pipe 100 can be calculated by substituting the measured temperatures of the first and second thermocouples 11 and 21 into the above equation (1).

부가적으로, 제 2 열전대(21)에 대하여도 열평형 방정식을 구할 수 있다. 구체적으로, 기체 이송관(100) 내부 기체로부터 제 2 열전대(21)로 대류 열전달이 발생하고, 제 2 열전대(21)로부터 기체 이송관(100) 내부 벽으로 복사 열전달이 발생한다.In addition, a thermal equilibrium equation can be obtained for the second thermocouple 21 as well. Specifically, convection heat transfer occurs from the gas inside the gas transfer pipe 100 to the second thermocouple 21, and radiant heat transfer occurs from the second thermocouple 21 to the inside wall of the gas transfer pipe 100.

수학식 2

Figure 112016101599095-pat00017
Equation 2
Figure 112016101599095-pat00017

여기서

Figure 112016101599095-pat00018
는 기체 이송관(100) 내부 벽의 온도이다. 즉, 수학식 1로부터 계산된 기체의 온도와 제 2 열전대(21)의 측정된 온도를 이용하여 기체 이송관(100) 내부 벽의 온도를 계산할 수 있는 것이다.here
Figure 112016101599095-pat00018
Is the temperature of the inner wall of the gas transfer pipe (100). That is, the temperature of the inner wall of the gas transfer pipe 100 can be calculated using the temperature of the gas calculated from Equation (1) and the measured temperature of the second thermocouple (21).

이하, 도 4를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 기체 온도 측정 장치(1)를 이용하여, 기체 이송관을 지나는 기체의 온도를 측정하는 방법을 설명한다.Hereinafter, with reference to FIG. 4, a method of measuring the temperature of the gas passing through the gas feed pipe using the gas temperature measuring apparatus 1 according to the embodiment of the present invention will be described.

본 발명의 일 실시예에서, 기체의 온도를 측정하는 방법은 제 1 및 제 2 열전대가 기체 이송관 내부에서 마주보도록 배치하는 단계(S10); 제 1 및 제 2 열전대의 위치를 조절하는 단계(S20); 제 1 열전대의 온도 및 제 2 열전대의 온도를 측정하는 단계(S30); 대류 열 전달 계수(

Figure 112016101599095-pat00019
) 및 복사율(
Figure 112016101599095-pat00020
)을 결정하는 단계(S40); 및 기체 이송관 내부 기체의 온도를 계산하는 단계(S50); 를 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, a method for measuring the temperature of a gas includes the steps of: (S10) placing first and second thermocouples facing each other inside a gas feed pipe; Adjusting the position of the first and second thermocouples (S20); Measuring a temperature of the first thermocouple and a temperature of the second thermocouple (S30); Convective Heat Transfer Coefficient
Figure 112016101599095-pat00019
) And emissivity (
Figure 112016101599095-pat00020
(S40); And calculating a temperature of the gas inside the gas transfer pipe (S50); . ≪ / RTI >

먼저 제 1 및 제 2 열전대가 기체 이송관 내부에서 마주보도록 배치하는 단계(S10)는 도 1을 참조할 때, 제 1 및 제 2 온도 측정부(10, 20)를 기체 이송관(100) 내부의 기체 유동방향에 수직하도록 제 1 및 제 2 온도 측정부(10, 20)의 결합몸체(12, 22)에 형성된 나사산을 이용하여 제 1 및 제 2 온도 측정부(10, 20)를 기체 이송관(100)에 형성된 개구(17, 27)에 배치할 수 있다. 이 때, 제 1 열전대의 직경이 제 2 열전대의 직경보다 작을 수 있다.1, the first and second thermocouples 10 and 20 are disposed inside the gas transfer tube 100 (see FIG. 1) The first and second temperature measuring portions 10 and 20 are vertically moved in the direction of gas flow by using the screw threads formed on the coupling bodies 12 and 22 of the first and second temperature measuring portions 10 and 20, Can be disposed in the openings (17, 27) formed in the pipe (100). At this time, the diameter of the first thermocouple may be smaller than the diameter of the second thermocouple.

다음으로, 제 1 및 제 2 열전대의 위치를 조절하는 단계(S20)는 제 1 및 제 2 열전대(11, 21)에 의해 형성되는 각각의 온도 경계층을 간섭하지 않으면서, 제 1 열전대(11)의 유효주변복사온도가 제 2 열전대(21)의 측정온도로 근사화 되도록 제 1 및 제 2 온도 측정부(10, 20)의 위치를 조절하는 단계이다.The step S20 of adjusting the position of the first and second thermocouples may then be performed by the first thermocouple 11 without interfering with the respective temperature boundary layers formed by the first and second thermocouples 11, And adjusting the positions of the first and second temperature measuring units 10 and 20 so that the effective peripheral radiation temperature of the second thermocouple 21 is approximated to the measured temperature of the second thermocouple 21.

각 열전대의 온도 경계층이 간섭되지 않는 것은 측정의 정확도를 위한 것으로, 제 1 및 제 2 열전대(11, 21)가 지나치게 가까운 경우 어느 하나의 열전대가 다른 열전대에 유동하는 기체의 흐름에 영향을 주어 정확한 측정이 어렵기 때문이다. 또한, 수학식 1의 우변을 참조하면, 제 1 열전대(11)에 의한 복사 열전달에 있어서, 유효주변복사온도를 제 2 열전대(21)의 측정온도로 근사화 할 수 있도록, 충분히 가까워야 한다. If the first and second thermocouples 11 and 21 are too close to each other, one of the thermocouples influences the flow of the gas flowing to the other thermocouple, This is because measurement is difficult. Referring to the right side of Equation 1, the radiation heat transfer by the first thermocouple 11 should be sufficiently close so that the effective peripheral radiation temperature can be approximated to the measured temperature of the second thermocouple 21.

이 때, 실험적으로 2~3mm 이격된 경우 그 측정된 기체 온도의 정확도를 보장할 수 있다. 또한, 전술한 바와 같이 기체 이송관(100) 내부로 삽입된 제 1 및 제 2 열전대(11, 21)간의 간격을 조절하기 위하여 결합몸체(12, 22) 외주부에 형성된 길이 조절부(14, 24)를 이용할 수 있다.At this time, if the distance is experimentally 2 to 3 mm, the accuracy of the measured gas temperature can be guaranteed. In order to adjust the gap between the first and second thermocouples 11 and 21 inserted into the gas feed pipe 100 as described above, the length adjusting portions 14 and 24 formed on the outer circumferential portions of the coupling bodies 12 and 22 ) Can be used.

이 후, 제 1 열전대의 온도 및 제 2 열전대의 온도를 측정하는 단계(S30)는 제 1 열전대(11)의 온도 및 제 2 열전대(21)의 온도를 측정하기 위하여, 각 열전대의 열 기전력에 의해 발생하여 배선(15, 25)을 통해 전송된 전기 신호를 컴퓨터 등으로 읽어 값을 측정할 수 있다. Thereafter, the step of measuring the temperature of the first thermocouple and the temperature of the second thermocouple (S30) is performed to measure the temperature of the first thermocouple 11 and the temperature of the second thermocouple 21, The electric signals transmitted through the wirings 15 and 25 can be read by a computer or the like to measure the value.

이 때, 대류 열전달 계수(

Figure 112016101599095-pat00021
) 및 복사율(
Figure 112016101599095-pat00022
)을 구하는 단계(S40)가 더 포함될 수 있다. 대류 열전달 계수는 제 1 열전대(11)의 직경 및 기체 이송관(100) 내부 기체의 유동 속도에 따라 달리 결정될 수 있으며, 복사율은 제 1 열전대(11)의 재질에 따라 결정될 수 있다.At this time, the convective heat transfer coefficient
Figure 112016101599095-pat00021
) And emissivity (
Figure 112016101599095-pat00022
(Step S40). The convective heat transfer coefficient may be determined depending on the diameter of the first thermocouple 11 and the flow velocity of the gas inside the gas feed pipe 100 and the emissivity may be determined according to the material of the first thermocouple 11. [

마지막으로, 기체 이송관 내부 기체의 온도를 계산하는 단계(S50)는 (수학식 1)에 측정된 값을 대입하고 미지수인 기체 온도를 구하는 단계이다. 여기서 수학식 1은

Figure 112016101599095-pat00023
이며, 좌변은 측정하고자 하는 기체로부터 제 1 열전대에 전달된 대류 열을 나타내고, 우변은 제 1 열전대로부터 제 2 열전대로 전달된 복사 열 전달을 나타낸다. 이 때,
Figure 112016101599095-pat00024
: 대류 열전달 계수, A: 대류 열전달 면적,
Figure 112016101599095-pat00025
: 복사율,
Figure 112016101599095-pat00026
: 슈테판 볼츠만 상수,
Figure 112016101599095-pat00027
: 기체의 온도,
Figure 112016101599095-pat00028
: 제 1 열전대 측정온도,
Figure 112016101599095-pat00029
: 제 2 열전대 측정온도를 나타낸다.Finally, the step S50 of calculating the temperature of the gas inside the gas transfer tube is a step of substituting the measured value into the equation (1) and obtaining the unknown gas temperature. Equation (1)
Figure 112016101599095-pat00023
The left side represents the convection heat transferred from the gas to be measured to the first thermocouple and the right side represents the radiant heat transfer from the first thermocouple to the second thermocouple. At this time,
Figure 112016101599095-pat00024
: Convection heat transfer coefficient, A: convection heat transfer area,
Figure 112016101599095-pat00025
: Emissivity,
Figure 112016101599095-pat00026
: Stefan Boltzmann Constant,
Figure 112016101599095-pat00027
: The temperature of the gas,
Figure 112016101599095-pat00028
: First thermocouple measurement temperature,
Figure 112016101599095-pat00029
: Represents the second thermocouple measurement temperature.

본 발명의 일 실시예에 따른 기체 온도 측정 방법은 기체 이송관(100)을 흐르는 기체의 온도를 측정함에 있어서, 열전대에 의한 복사효과를 보정하여 기체의 온도를 정확히 측정할 수 있다. 또한, 종래 기술과 달리, 각 열전대의 유효주변복사온도가 같다는 가정을 하지 않고 기체의 온도를 계산할 수 있어 그 정확도가 높은 장점이 있다. 특히, 종래 기술과 달리 기체 이송관(100) 내부 기체의 유동면적이 작은 경우에도 측정의 정확도를 보장할 수 있어 기술 활용 범위가 더 넓은 장점이 있다.The gas temperature measuring method according to an embodiment of the present invention can accurately measure the temperature of the gas by correcting the radiation effect by the thermocouple when measuring the temperature of the gas flowing through the gas transfer pipe 100. Also, unlike the prior art, the temperature of the gas can be calculated without assuming that the effective ambient radiation temperature of each thermocouple is the same, and the accuracy is high. In particular, unlike the prior art, the accuracy of measurement can be ensured even when the flow area of the gas inside the gas transfer pipe 100 is small, and thus the technology can be utilized in a wider range.

구체적으로, 도 5를 참조하면, 두 개의 열전대를 한 방향에서 평행하게 배치하는 종래 기술을 이용하는 경우, 유효주변복사온도가 11K로 계산되는 것을 알 수 있다. 이는 물리적으로 불가능한 온도로서, 각 열전대의 유효주변복사온도가 같다는 가정이 부적합하다는 의미로 볼 수 있다. Specifically, referring to FIG. 5, it can be seen that the effective ambient radiation temperature is calculated to be 11K when using the prior art in which two thermocouples are arranged in parallel in one direction. This is a physically impossible temperature, which means that the assumption that the effective ambient radiation temperature of each thermocouple is equal is inadequate.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 기체 온도 측정 방법을 이용하면, 각 열전대의 유효주변복사온도가 같다는 가정 없이 제 1 열전대의 유효주변복사온도가 제 2 열전대의 측정온도로 근사화 되는 전제하에, 제 2 열전대(21)의 유효주변복사온도가 약 630도 정도로 그 오차가 현저히 줄어든 것을 알 수 있다.On the other hand, under the assumption that the effective ambient radiation temperature of the first thermocouple is approximated to the measured temperature of the second thermocouple without assuming that the effective ambient radiation temperature of each thermocouple is the same, using the gas temperature measuring method according to an embodiment of the present invention, It can be seen that the effective peripheral radiation temperature of the second thermocouple 21 is about 630 degrees and the error is remarkably reduced.

이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당해 기술분야의 평균적인 기술자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 권리범위에 속한다고 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the scope of the present invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, Other embodiments may easily be suggested by adding, changing, deleting, adding, or the like of a component, but this also belongs to the scope of the present invention.

1: 기체 온도 측정 장치 10: 제 1 온도 측정부
11: 제 1 열전대 20: 제 2 온도 측정부
21: 제 2 열전대 12, 22: 결합몸체
13, 23: 실링부재 14, 24: 길이 조절부
15, 25: 배선 16, 26: 온도 측정단
100: 기체 이송관
1: gas temperature measuring apparatus 10: first temperature measuring unit
11: first thermocouple 20: second temperature measuring unit
21: second thermocouple 12, 22: coupling body
13, 23: sealing member 14, 24:
15, 25: wiring 16, 26: temperature measuring stage
100: gas transfer pipe

Claims (12)

기체 이송관을 지나는 기체의 온도를 측정하기 위한 기체 온도 측정 장치로서,
상기 기체 이송관에 설치되되, 상기 기체 이송관의 내부에 단부가 각각 위치되는 제 1 열전대 및 제 2 열전대를 구비하는 제 1 및 제 2 온도 측정부를 포함하고,
상기 제 1 열전대 및 상기 제 2 열전대의 직경비는 1 : 2로 형성되고,
상기 제 1 열전대의 유효주변복사온도와 상기 제 2 열전대의 측정온도가 동일하게 형성되도록, 상기 제 2 열전대의 단부는 상기 제 1 열전대의 단부에 마주보도록 인접하게 배치되며,
상기 제 1 열전대의 단부와 상기 제 2 열전대의 단부는 상기 제 2 열전대의 직경의 70% 이상만큼 서로 이격 배치되는 기체 온도 측정 장치.
A gas temperature measuring apparatus for measuring a temperature of a gas passing through a gas transfer pipe,
And a first and a second temperature measuring unit provided on the gas transfer tube and having first and second thermocouples, each having an end located inside the gas transfer tube,
Wherein the first thermocouple and the second thermocouple have a ratio of 1: 2,
The end of the second thermocouple is disposed adjacent to the end of the first thermocouple so that the effective peripheral radiation temperature of the first thermocouple and the measured temperature of the second thermocouple are the same,
Wherein an end of the first thermocouple and an end of the second thermocouple are spaced apart from each other by 70% or more of the diameter of the second thermocouple.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 열전대 및 상기 제 2 열전대는 상기 기체 이송관을 지나는 기체의 이송방향에 수직한 방향으로 배치되는, 기체 온도 측정 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the first thermocouple and the second thermocouple are disposed in a direction perpendicular to a transfer direction of the gas passing through the gas transfer tube.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 열전대 및 상기 제 2 열전대는 상기 기체 이송관의 중심에 대하여 180도 간격으로 배치되는, 기체 온도 측정 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the first thermocouple and the second thermocouple are disposed at an interval of 180 degrees with respect to the center of the gas delivery pipe.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 열전대의 단부 및 상기 제 2 열전대의 단부가 서로 2 ~3 mm 이격되도록, 상기 제 1 열전대 및 상기 제 2 열전대가 배치되는 기체 온도 측정 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the first thermocouple and the second thermocouple are arranged so that the end of the first thermocouple and the end of the second thermocouple are spaced apart by 2 to 3 mm from each other.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 열전대 및 상기 제 2 열전대의 단부는 상기 기체 이송관의 중심부에 배치되는 기체 온도 측정 장치.
The method according to claim 1,
And the ends of the first thermocouple and the second thermocouple are disposed at the center of the gas feed pipe.
제 1 항에 있어서,
상기 기체 이송관에는 상기 제 1 및 제 2 온도 측정부 각각이 결합되는 제 1 및 제 2 개구가 형성되며,
상기 제 1 및 제 2 개구 각각에 결합되는 상기 제 1 및 제 2 온도 측정부 각각은
상기 개구에 결합되는 관형의 결합 몸체;
상기 결합 몸체를 관통하도록 배치되는 열전대 부재 및
상기 열전대 부재와 상기 결합 몸체 사이에 배치되는 관형의 실링부재를 포함하는, 기체 온도 측정 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the gas transfer pipe is provided with first and second openings for respectively coupling the first and second temperature measuring units,
Each of the first and second temperature measuring portions coupled to the first and second openings, respectively,
A tubular coupling body coupled to the opening;
A thermocouple member arranged to penetrate the coupling body and
And a tubular sealing member disposed between the thermocouple member and the coupling body.
제 8 항에 있어서,
상기 개구에 결합되는 결합 몸체는 상기 열전대 부재가 상기 기체 이송관의 내부로 삽입된 길이를 조절할 수 있도록 하기 위한 길이 조절부를 포함하는, 기체 온도 측정 장치.
9. The method of claim 8,
Wherein the coupling body coupled to the opening includes a length adjuster for adjusting a length of the thermocouple member inserted into the gas transfer tube.
제 9 항에 있어서,
상기 길이 조절부는,
상기 결합 몸체의 외주면에 형성된 나사산 및
상기 개구의 내주면에 형성된 대응 나사홈을 포함하는, 기체 온도 측정 장치.
10. The method of claim 9,
The length-
A threaded portion formed on an outer peripheral surface of the coupling body,
And a corresponding screw groove formed on an inner peripheral surface of the opening.
제 1 항, 제 2 항, 제 4 항, 제 5 항, 제 7 항, 제 8 항, 제 9 항 및 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 기체 온도 측정 장치를 이용하여 기체 이송관을 지나는 기체의 온도를 측정하는 방법으로서,
상기 제 1 및 제 2 열전대의 단부를 상기 기체 이송관 내부에 마주보도록 배치시키는 단계;
상기 제 1 및 제 2 열전대에 의해 형성되는 각각의 온도 경계층을 간섭하지 않으면서, 상기 제 1 열전대의 유효주변복사온도와 상기 제 2 열전대의 측정온도가 동일하게 형성되도록, 상기 제 1 및 제 2 열전대의 단부간의 이격 거리를 조절하는 단계;
상기 제 1 열전대의 온도(T1) 및 상기 제 2 열전대의 온도(T2)를 측정하는 단계; 및
하기 수학식 1을 이용하여 기체 이송관 내부 기체의 온도를 계산하는 단계;를 포함하는 기체 온도 측정 방법.
(수학식 1)
Figure 112017090774605-pat00030

이 때,
Figure 112017090774605-pat00031
: 제 1 열전대 대류 열전달 계수
A: 제 1 열전대 대류 열전달 면적
Figure 112017090774605-pat00032
: 복사율
Figure 112017090774605-pat00033
: 슈테판 볼츠만 상수
Figure 112017090774605-pat00034
: 기체의 온도
Figure 112017090774605-pat00035
: 제 1 열전대 측정온도
Figure 112017090774605-pat00036
: 제 2 열전대 측정온도
An apparatus for measuring a gas temperature according to any one of claims 1, 2, 4, 5, 7, 8, 9, and 10, As a method for measuring the temperature of a substrate,
Disposing the ends of the first and second thermocouples facing the inside of the gas delivery pipe;
So that the effective ambient radiation temperature of the first thermocouple and the measured temperature of the second thermocouple are equal to each other without interfering with the respective temperature boundary layers formed by the first and second thermocouples, Adjusting the spacing distance between the ends of the thermocouple;
Measuring a temperature (T1) of the first thermocouple and a temperature (T2) of the second thermocouple; And
And calculating a temperature of the gas inside the gas transfer pipe using the following equation (1).
(1)
Figure 112017090774605-pat00030

At this time,
Figure 112017090774605-pat00031
: 1st thermocouple convection heat transfer coefficient
A: 1st thermocouple convection heat transfer area
Figure 112017090774605-pat00032
: Emissivity
Figure 112017090774605-pat00033
: Stefan Boltzmann Constant
Figure 112017090774605-pat00034
: Temperature of gas
Figure 112017090774605-pat00035
: First thermocouple measurement temperature
Figure 112017090774605-pat00036
: Second thermocouple measurement temperature
제 11항에 있어서,
상기 수학식 1을 이용하여 기체 이송관 내부 기체의 온도를 구하는 단계 이전에,
상기 제 1 열전대의 직경 및 상기 기체 이송관 내부 기체의 유동속도에 따라 대류 열 전달 계수(
Figure 112016101599095-pat00037
)를 결정하는 단계; 및
상기 제 1 열전대의 재질에 따라 복사율(
Figure 112016101599095-pat00038
)을 결정하는 단계; 를 포함하는 기체 온도 측정 방법.
12. The method of claim 11,
Before the step of obtaining the temperature of the gas inside the gas feed pipe using the above equation (1)
And the convection heat transfer coefficient (the flow velocity of the gas inside the gas feed pipe)
Figure 112016101599095-pat00037
); And
Depending on the material of the first thermocouple,
Figure 112016101599095-pat00038
); Wherein the temperature of the gas is measured.
KR1020160136001A 2016-10-19 2016-10-19 Apparatus and method for measuring gas temperature KR101831682B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160136001A KR101831682B1 (en) 2016-10-19 2016-10-19 Apparatus and method for measuring gas temperature

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160136001A KR101831682B1 (en) 2016-10-19 2016-10-19 Apparatus and method for measuring gas temperature

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101831682B1 true KR101831682B1 (en) 2018-02-23

Family

ID=61387185

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160136001A KR101831682B1 (en) 2016-10-19 2016-10-19 Apparatus and method for measuring gas temperature

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101831682B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11953458B2 (en) * 2019-03-14 2024-04-09 Ecolab Usa Inc. Systems and methods utilizing sensor surface functionalization

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11953458B2 (en) * 2019-03-14 2024-04-09 Ecolab Usa Inc. Systems and methods utilizing sensor surface functionalization

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4502256B2 (en) Flow sensor
KR102059716B1 (en) Method and system for measuring heat flux
JP7233524B2 (en) Non-invasive process fluid temperature indication for high temperature applications
US10976204B2 (en) Heat flux sensor with improved heat transfer
CN107110684B (en) Heat flow measuring device
JP2008309729A (en) Device and method for measuring thermal conductivity
JP2008157754A (en) Thermal mass flowmeter
US7789555B2 (en) Temperature sensor
ITUB20150948A1 (en) FIXING ELEMENT, USE OF AN INTEGRATED SENSOR IN THE FIXING ELEMENT AND METHOD TO DETECT A THERMAL FLOW INSIDE MECHANICAL PARTS
Michalski et al. Comparison of two surface temperature measurement using thermocouples and infrared camera
CN107300425B (en) Temperature sensor and temperature measuring method
KR101831682B1 (en) Apparatus and method for measuring gas temperature
US10386218B2 (en) Temperature measurement system for measuring the temperature of a tube and flowmeter comprising the temperature measurement system
US11280650B2 (en) Thermal flowmeter and method for operating a thermal flowmeter
US3417617A (en) Fluid stream temperature sensor system
RU2733484C1 (en) Thermal flowmeter
KR101153872B1 (en) A device for measuring gas temperature with radiation interference compensation
CN108369144A (en) Device and method for the temperature for reliably and precisely determining medium
KR20240090222A (en) Method for detecting convective heat transfer coefficient and thickness of interface
KR101902334B1 (en) Thermocouple assembly
US9500539B2 (en) Directional slug calorimeter for heat flux measurements
KR101163027B1 (en) Apparatus for measuring gas temperature and Method for measuring gas temperature using the same
CN113924465A (en) Thermal flowmeter
JP2015087277A (en) Temperature detecting element calibration device, temperature detecting element calibration system, and temperature detecting element calibration method
US20240271975A1 (en) Thermal flowmeter and method for operating a thermal flowmeter

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant