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1、建筑环境测试技术之8热量测量热流密度：单位时间内通过单位面积的热量。热流密度：单位时间内通过单位面积的热量。两等温面温差，两等温面温差，两等温面之间两等温面之间的距离，的距离，m m。W/m2 1公式公式一工作原理一工作原理2 2v2温差的测量温差的测量v采用热电偶采用热电偶带入热流密度公式，带入热流密度公式，热电偶系数热电偶系数C下下降降，对对于于相相同同的的热热流流量量q，升升高高，灵灵敏敏度增加。度增加。C增增加加，对对于于相相同同的的热热流流量量q，减减少少，灵灵敏敏度下降。度下降。3 3实现的方法：串联热电偶。实现的方法：串联热电偶。v3热热流流计计系系数数C：当当热热流流计计有有单
2、单位位热热电电势势输输出出时时，通过它的热流量。通过它的热流量。v提高热阻提高热阻降低降低C提高灵敏度的措施提高灵敏度的措施v提高热电偶系数提高热电偶系数C。4 4v二构造：平板型、圆弧型。二构造：平板型、圆弧型。l以平板型为例：以平板型为例：l选选一一块块，厚厚度度为为1mm的的环环氧氧树树脂脂玻玻璃璃纤纤维维板板，将将中中间间挖挖空空尺尺寸寸为为100*100mm，挖挖下下的的这这块块剪剪成成10*100mm的的小小条条，作作为为热热电电堆堆基基板板，在在这这些些热热电电堆堆基基板板上上绕绕制制热热电电堆堆，再再用用环环氧氧树树脂脂封封于于边边框框内内，将将热热电电堆堆串串联联起起来来，将
3、将两两端端头头焊焊在在接接线线片片上上，在在平平板板的的两两个个端端面面上上贴贴上上涤纶薄膜作为保护层。涤纶薄膜作为保护层。5 5第八章热量测量 主菜单结束 C的物理意义的物理意义：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。6 6第八章热量测量 主菜单结束.分类：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
4、。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。7 7 硬平板式硬平板式 可挠式可挠式 1-1-埋入式；埋入式；2-2-表面粘贴式；表面粘贴式；3-3-空间辐射式空间辐射式8 8第八章热量测量 主菜单结束3热流传感器的组成：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：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，一种为指针式指针式的热流指示仪表，一种为数字式数字式
5、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智能型热流计专用仪表开始应用。9 9第八章热量测量 主菜单结束三、热流传感器的标定三、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10101）平板直接法）平板直接法在热板和冷板之间建立起一
6、个垂直于冷、热板面（也垂直于热流计）的稳定的、可调的一维热流场。计算热流密度为：根据计算热流密度和热流计的输出电势标定测头系数。图8.1.3平板直接法原理图(a)双试件 (b)单试件A-中心计量板 B-保护板 C-冷板 D-热流传感器 E-传感器保护圈 F-背保护板 H-热板表面热电偶（t1、t2）I-热流传感器表面热电偶（t3、t4）J-冷板表面热电偶（t5、t6）K-热板与背保护板表面温差热电偶 M-保温材料标定过程l 应保证冷、热板之间温差大于应保证冷、热板之间温差大于1010；l 传热稳定后，每传热稳定后，每30 min30 min连续连续4 4次测量热流计和热电偶输出次测量热流计和热
7、电偶输出电势及热流密度；电势及热流密度；l 4 4次测量结果的偏差小于次测量结果的偏差小于1%1%，且不是单方向变化时，一次，且不是单方向变化时，一次标定结束；标定结束；l 在相同温度下，两块热流传感器的位置应互换后再次标在相同温度下，两块热流传感器的位置应互换后再次标定，取两次平均定，取两次平均l 值作为该温度下热流传感器标定系数值作为该温度下热流传感器标定系数。2）平板比较法）平板比较法原理及构成原理及构成标定装置包括热板、冷板和测量系统。标定装置包括热板、冷板和测量系统。除了使中心计量热板除了使中心计量热板A A和保护热板和保护热板B B的温的温度相等，而且还要使度相等，而且还要使A A
8、底部的温度和背保底部的温度和背保护板下的温度相等，因此中心计量热板护板下的温度相等，因此中心计量热板的热量不能向周围及底部损失，惟一可的热量不能向周围及底部损失，惟一可传递的方向是通过热流传感器，保证了传递的方向是通过热流传感器，保证了一维稳定热流的条件。一维稳定热流的条件。标定过程：标定过程：同平板直接法同平板直接法 D1、D2、D3热流传感器；G 橡皮板；其余同平板直接法 图8.1.3平板直接法原理图(a)双试件 (b)单试件A-中心计量板 B-保护板 C-冷板 D-热流传感器 E-传感器保护圈 F-背保护板 H-热板表面热电偶（t1、t2）I-热流传感器表面热电偶（t3、t4）J-冷板表
9、面热电偶（t5、t6）K-热板与背保护板表面温差热电偶 M-保温材料标定过程l 应保证冷、热板之间温差大于应保证冷、热板之间温差大于1010；l 传热稳定后，每传热稳定后，每30 min30 min连续连续4 4次测量热流计和热电偶输出次测量热流计和热电偶输出电势及热流密度；电势及热流密度；l 4 4次测量结果的偏差小于次测量结果的偏差小于1%1%，且不是单方向变化时，一次，且不是单方向变化时，一次标定结束；标定结束；l 在相同温度下，两块热流传感器的位置应互换后再次标在相同温度下，两块热流传感器的位置应互换后再次标定，取两次平均定，取两次平均l 值作为该温度下热流传感器标定系数值作为该温度下
10、热流传感器标定系数。2）平板比较法）平板比较法原理及构成原理及构成标定装置包括热板、冷板和测量系统。标定装置包括热板、冷板和测量系统。除了使中心计量热板除了使中心计量热板A A和保护热板和保护热板B B的温的温度相等，而且还要使度相等，而且还要使A A底部的温度和背保底部的温度和背保护板下的温度相等，因此中心计量热板护板下的温度相等，因此中心计量热板的热量不能向周围及底部损失，惟一可的热量不能向周围及底部损失，惟一可传递的方向是通过热流传感器，保证了传递的方向是通过热流传感器，保证了一维稳定热流的条件。一维稳定热流的条件。标定过程：标定过程：同平板直接法同平板直接法 D1、D2、D3热流传感器
11、；G 橡皮板；其余同平板直接法 图8.1.4 平板比较法原理图A-热板 B-待标热流传感器 C-冷板 E-传感器保护圈 H-热缓冲板 T 表面温度 2）平板比较法标定装置包括热板、冷板和测量系统。标定装置包括热板、冷板和测量系统。把待标定的感器与标准的热流传感器以把待标定的感器与标准的热流传感器以及绝热材料做成的缓冲块一起放在表面及绝热材料做成的缓冲块一起放在表面温度保持稳定均匀的热板和冷板之间，温度保持稳定均匀的热板和冷板之间，热板和冷板温度可控。利用标准热流传热板和冷板温度可控。利用标准热流传感器测定的系数感器测定的系数C C1 1、C C2 2和输出电势和输出电势E E1 1、E E2
12、2，就可以求出热流密度，就可以求出热流密度q q，从而可确定被，从而可确定被标定的热流传感器的系数标定的热流传感器的系数C CB B。标定过程：标定过程：同平板直接法同平板直接法A热板；B待标热流传感器；C冷板；E传感器保护圈；H热缓冲板；T表面温度 四四.热阻式热流计的安装热阻式热流计的安装v热流传感器的安装方法：埋入式、表面粘贴式和热流传感器的安装方法：埋入式、表面粘贴式和空间辐射式。空间辐射式。图8.1.5 热流传感器的安装方法 图8.1.6 圆形截面管道保温层的表面 放热状况1-埋入式 2-表面粘帖式 3-空间辐射式第八章热量测量 主菜单结束安装测点位置：安装测点位置：应选在能反映反映
13、被测对象平均热流密度平均热流密度的位置的位置。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。2121图图8.1.7 热流传感器在壁面和管道上的安装方法热流传感器在壁面和管道上的安装方法1-平板热流传感器平板热流传感器 2-被测物体表面被测物体表面 3-可挠型热流传感器可挠型热流传感器 4-保温层保温层 5-管道管道第八章热量测量
14、主菜单结束 2使用误差分析使用误差分析（1）热流传感器的热阻的影响）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。2323第八章热量测量 主菜单结束（2）热流传感器的响应时间）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）对流和辐射引起的误差根据公式可知对流
15、换热系数对流换热系数的变化会引起一定的误的变化会引起一定的误差差。但对流换热热阻远小于保温层热阻，因而误差很小。辐射的影响辐射的影响：是由热流传感器与被测表面辐射系数的辐射系数的差别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。2424 多点式热流计多点式热流计测定项目测定项目:热流和温度。热流和温度。测定范围测定范围:热流热流:0-9999 9W/m2或或kcal/m2h。温度温度:K型热电偶型热电偶-200-1200C。温度温度:T型热电偶型热电偶-200-400C。产品型号产品型号:HFM-215产品展商产品展商:鸿盛科仪有限公司鸿盛科仪有限公司25251.
16、便于携带和数据处理，体积小且重量便于携带和数据处理，体积小且重量轻轻2.5.5英吋彩色显示屏幕，可显示热流图英吋彩色显示屏幕，可显示热流图型、棒状图型、数字显示等。型、棒状图型、数字显示等。3.六个频道的测定，可储存每一秒循环六个频道的测定，可储存每一秒循环之数据，共之数据，共27个小时。个小时。4.数据可储存在内藏式数据可储存在内藏式3.5吋软盘中。吋软盘中。5.可通过标准的网络功能储存数据。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。具有网络卡和收发电子邮件功能。7.包含充电电池和包含充电电池和AC电源。电源。2626产品名称产品名称:便携式热流计便携式热流计产品型号产
17、品型号:HFM-201测定项目测定项目:热流和温度。热流和温度。测定范围测定范围:热流热流:0-9999W/m2或或kcal/m2h。2727便携式热流计便携式热流计(HFM-201)1.热流值和温度可切换显示。热流值和温度可切换显示。2.温度感应器可切换成铬温度感应器可切换成铬-铝热电偶或铜铝热电偶或铜-铜镍电偶。铜镍电偶。3.包含包含TR-B热流感应器。热流感应器。4.可储存可储存20组数据档案，总共组数据档案，总共100个数据。个数据。5.二种电源供应方式二种电源供应方式:干电池或干电池或AC电源。电源。6.标准配件标准配件RS-232C界面。界面。7.包括携带式外箱。包括携带式外箱。8
18、.可选购打印机。可选购打印机。2828第八章热量测量 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。第二节第二节 热量及冷量的测定热量及冷量的测定 主菜单结束2929类型：类型：根据外观结构：一体式和组合式根据外观结构：一体式和组合式根据流量计类型：机械式、超声波式和电磁式根据流量计类型：机械式、超声波式和电磁式3030BCLR 热热 量量 表表3131BCLR 热热 量量 表表3232第八章热量测量 主菜单结束热水的焓值为温
19、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：l一种为超声波流量传感器（涡轮流量计）l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3333第八章热量测量 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
20、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。3434第八章热量测量 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。3535使用：使用：l 流量计的安装：流量计的安装：应安装在流动平稳的直管段上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水平安装或垂
21、直安装 应根据仪表要求选择回水管或供水管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测试流量范围应与系统流量对应 注意安装方向注意安装方向l 温度传感器安装：温度传感器安装：温度探头处于管道中流速最大的位置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，并设保护套内倾斜安装探头方向须迎向水流方向，并设保护套内 l 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3636第八章热量测量 蒸汽的热量与蒸汽的流量及蒸汽与凝水的焓
22、差蒸汽的流量及蒸汽与凝水的焓差有关。蒸汽流量流量可以用流量计测得，过热蒸汽的焓可以通过过热蒸汽的焓可以通过测量蒸汽压力和温度求得测量蒸汽压力和温度求得，饱和蒸汽的焓饱和蒸汽的焓可以通过测量蒸汽的温度蒸汽的温度求得。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第三节蒸汽热量的测量 主菜单结束3737第八章热量测量 主菜单结束蒸汽流量测量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）。蒸汽温度测量温度测量是用安装在供汽管上的铂电阻（将数据一并送入热量计）。热量计热量计进行蒸汽热量的计算，并进行热量的累积和显示。当该仪表用于测量湿蒸汽的热量时，需对流量孔板测得的蒸汽流量和热量按下式进行干度修正：x0干度修正系数（x0是湿蒸汽干度x的函数）。当x0.9时，3838第八章热量测量 主菜单结束工业锅炉的湿蒸汽干度x一般高于0.95，用该仪表测量工业锅炉的热量时，只需根据锅炉生产的湿蒸汽干度x在仪表上进行设定即可。3939此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢