第八章热量测量2

1-1,热量的测量，目前采用两种方法：1.采用热阻式或辐射式热流计测量热流密度（即单位时间内通过单位面积的热量），得到一定面积的热量：（比如：围护结构的耗热量）2.采用热量表，测量在一段时间内通过设备（用户）的流体输送的热量。（比如：散热器的散热量）,主菜单,结束,1-2,为测量建筑物、管道或各种保温材料的传热量及物性参数，常需要测量通过这些物体的热流密度。目前多采用热阻式热流计来测量，热流计由热流传感器和显示仪表组成。一、热阻式热流传感器.原理：根据傅立叶定律当热流通过平板状的热流传感器时，传感器热阻层上产生温度梯度，可以得到对于一维稳定导热，通过热流传感器的热流密度为W/m2为已知量，只要测得，即可求得，进而求得。,第一节热流密度的测量,主菜单,结束,1-3,热流密度：单位时间内通过单位面积的热量。,两等温面温差，,两等温面之间的距离，m。,一工作原理,1-4,2温差的测量采用热电偶,带入热流密度公式，,热电偶系数,C下降，对于相同的热流量q，升高，灵敏度增加。C增加，对于相同的热流量q，减少，灵敏度下降。,1-5,实现的方法：串联热电偶。,3热流计系数C：当热流计有单位热电势输出时，通过它的热流量。,提高热阻,降低C提高灵敏度的措施,提高热电偶系数C。,1-6,二构造：平板型、圆弧型。,以平板型为例：选一块，厚度为1mm的环氧树脂玻璃纤维板，将中间挖空尺寸为100*100mm，挖下的这块剪成10*100mm的小条，作为热电堆基板，在这些热电堆基板上绕制热电堆，再用环氧树脂封于边框内，将热电堆串联起来，将两端头焊在接线片上，在平板的两个端面上贴上涤纶薄膜作为保护层。,1-7,主菜单,结束,C的物理意义：当热流传感器有单位热电势输出时，垂直通过它的热流密度。当和C值不受温度影响为定值时，C为常数；当温度变化幅度较大，和C不是定值，而是温度的函数时，C就不是常数，而将是温度的函数。,1-8,主菜单,结束,.分类：根据值的大小，热流传感器分为：高热阻型：小，/值大，测量灵敏度高，热惰性大，反应时间长，测量误差大。低热阻型：大，值小。对某一固定的C值（即对某一类型的热电偶），高热阻型的C值是小于低热阻型的。热流传感器的种类很多，常用的有板式（WYP型）：用于测量平壁面可挠（WYR型）：用于测量管道。其外型有平板型与圆弧型等。,1-9,硬平板式可挠式,1-埋入式；2-表面粘贴式；3-空间辐射式,1-10,主菜单,结束,3热流传感器的组成：热电堆：很多对热电偶串联基板：层压板（常温下）；陶瓷板（高温下）；保护层：涤纶薄膜4.热电势的测量：早期采用电位差计、动圈式毫伏表以及数字式电压表进行测量，然后用标定曲线或经验公式计算出热流密度。目前应用的主要有两种，一种为指针式的热流指示仪表，一种为数字式的热流指示仪表。新开发的数据采集、显示和计算功能分开的智能型热流计专用仪表开始应用。,1-11,主菜单,结束,二、热流传感器的标定标定的目的是使通过热流传感器测出的热流量最接近实际值。（）.标定对象：热流传感器系数C因为：组成热流传感器的热电堆的材质、加工工艺等都会影响热流传感器系数C。常温下，标定的C值可视为仪器常量，但在远离标定温度时，如测量冷库壁面热流时，C会发生变化，需对其重新标定。热流传感器系数C对于给定的热流传感器不是一个常数，而是工作温度的函数。.标定方法：平板直接法、平板比较法、单向平板法,1-12,主菜单,结束,三、热阻式热流计的安装及使用误差：1.安装方法三种：埋入式、表面粘贴式和空间辐射式。其中前两种为常用方法。安装测点位置：应选在能反映被测对象平均热流密度的位置。如：圆形保温管道，应选在管道上部与水平夹角约45度和135度处。此处的热流密度大致等于其截面上的平均值。安装时应避开温度异常点，应于所测壁面紧密接触，不得有空隙并尽可能与所测壁面平齐。有条件时，应尽量采用埋入式安装。为此常采用胶液、石膏、黄油、凡士林等粘贴热流传感器。对于硅橡胶可挠式热流传感器，可以采用双面胶纸。,1-13,主菜单,结束,2使用误差分析（1）热流传感器的热阻的影响a.破坏原有热阻层的传热状态，改变原有热阻层的热阻值。(其主要原因是导热系数不一致及被测热阻层厚度的有所改变。)b.改变了原有热传递情况（原有的等温面发生了扭曲）。（可用一维传热来近似估计误差）c.粘结剂等材料增加了接触热阻，影响热阻层原有的传热情况。,1-14,主菜单,结束,（2）热流传感器的响应时间埋入式测量过程是个稳定过程，而粘贴式测量要经过一个热量传递的过程才能稳定，有一定的响应时间，需稳定后才能读数。（3）对流和辐射引起的误差根据公式可知对流换热系数的变化会引起一定的误差。但对流换热热阻远小于保温层热阻，因而误差很小。辐射的影响：是由热流传感器与被测表面辐射系数的差别外界辐射变化所造成的。在测试外保温设备热流密度时阳光的辐射也会引起误差。,1-15,多点式热流计,测定项目:热流和温度。测定范围:热流:0-99999W/m2或kcal/m2h。温度:K型热电偶-200-1200C。温度:T型热电偶-200-400C。,产品型号:HFM-215产品展商:鸿盛科仪有限公司,1-16,1.便于携带和数据处理，体积小且重量轻2.5.5英吋彩色显示屏幕，可显示热流图型、棒状图型、数字显示等。3.六个频道的测定，可储存每一秒循环之数据，共27个小时。4.数据可储存在内藏式3.5吋软盘中。5.可通过标准的网络功能储存数据。6.具有网络卡和收发电子邮件功能。7.包含充电电池和AC电源。,1-17,产品名称:便携式热流计产品型号:HFM-201测定项目:热流和温度。测定范围:热流:0-9999W/m2或kcal/m2h。,1-18,便携式热流计(HFM-201)1.热流值和温度可切换显示。2.温度感应器可切换成铬-铝热电偶或铜-铜镍电偶。3.包含TR-B热流感应器。4.可储存20组数据档案，总共100个数据。5.二种电源供应方式:干电池或AC电源。6.标准配件RS-232C界面。7.包括携带式外箱。8.可选购打印机。,1-19,热水热量与冷水冷量的测量原理相同，这里只介绍热水热量的测量方法。一、热水热量的测量原理式中：Q流体吸收或放出的热量，W；V通过流体的体积流量，m3/s；流体的密度，kg/m3；h1、h2流进、流出流体的焓，Jkg。,第二节热量及冷量的测定,主菜单,结束,1-20,类型：根据外观结构：一体式和组合式根据流量计类型：机械式、超声波式和电磁式,1-21,BCLR热量表,1-22,BCLR热量表,1-23,主菜单,结束,热水的焓值为温度的函数，只要测得供回水温度和热水流量，即可得到热水吸收（放出）的热量。利用该原理也可以制造测量液体输送的冷量的仪表，或制造同时测量热量和冷量的计量仪表。二、热水热量测量仪表的构造1.一体式热量表由流量传感器、温度传感器和计算器（积分仪）组成。流量传感器，主要有两种：一种为超声波流量传感器（涡轮流量计）一种为远传式机械型热水表：户用的远传式机械型热水表单流束旋翼式热水表(较多)多流束旋翼式热水表,1-24,主菜单,结束,温度传感器：一般为铂电阻或热敏电阻。计算器（积分仪）：采用微处理器芯片,体积变小、计算精度高。目前生产的热水热量测量仪表的计算器有与流量传感器形成一体的和相互分离的两种，以方便用户使用。2.分开式热量表将测量、计算和显示功能分开的热量表，以满足现场测定无需人值班和便于计算机管理的需要。以新开发的SCQ03数据采集器为例。,1-25,主菜单,结束,三.热水热量表的应用热量表的安装要满足流量和温度传感器的安装要求，计算器（积分仪）要安在通风良好、便于观察的位置。它的周期维护时间为56年。热水热量表的标定可分别将流量传感器、温度传感器和积分仪分别标定，也可整体标定，一般采用比较法进行标定。,1-26,使用：流量计的安装：应安装在流动平稳的直管段上应根据仪表要求水平安装或垂直安装应根据仪表要求选择回水管或供水管测试流量范围应与系统流量对应注意安装方向温度传感器安装：温度探头处于管道中流速最大的位置应对安装探头的地方进行保温处理倾斜安装探头方向须迎向水流方向，并设保护套内安装前，应对系统管路进行彻底清洗，以保证管道中没有污染物和杂质,1-27,蒸汽的热量与蒸汽的流量及蒸汽与凝水的焓差有关。蒸汽流量可以用流量计测得，过热蒸汽的焓可以通过测量蒸汽压力和温度求得，饱和蒸汽的焓可以通过测量蒸汽的温度求得。书上举例：NRZ-O1型蒸汽热量指示积算仪，该仪表适合干饱和蒸汽测量。,第三节蒸汽热量的测量,主菜单,结束,1-28,主菜单,结束,蒸汽流量测量是用标准流量孔板。（将流量信号转换成差压信号，再经差压变送器转换成010mA的信号，送给热量计）。蒸汽温度测量是用安装在供汽