第八章 热量测量-2014

第八章热量测量

热流密度的测量热量及冷量的测量蒸汽热量的测量第1节热阻式热流计热流密度：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，mW/m2

1、公式一、工作原理2、温差的测量

采用热电偶热电偶系数

热流密度q一定时，C减小，

增大，灵敏度增加。反之，C增加，减少，灵敏度下降。热流传感系数实现的方法：热电偶串联3、热流传感器系数C当热流计有单位热电势输出时，垂直通过它的热流密度

提高热阻提高灵敏度的措施

提高热电偶系数二．构造平板型（WYP）可挠型（WYR）热流传感器的结构图(a)平板热流传感器(b)可挠式热流传感器1-骨架2-热电堆片3-引线柱

硬平板式可挠式

选一块厚度为1mm的环氧树脂玻璃纤维板，边框为130mm×130mm左右，将若干块10mm×100mm的热电堆片镶嵌在边框中制成热流传感器。热电堆片是由很多热电偶串联并绕在基板上组成。热电堆的引出线相互串联，将两端头焊在接线片上，表面贴上涤纶薄膜作为保护层类型测头尺寸（mm）热流传感器系数（W/m2.mV)使用场合平板型110×110×2.511.6平壁面热流可挠型110×55×4116，安装曲率半径≥50mm管道等弯曲表面的热流热电堆的制作

采用焊接、电镀、喷涂、电沉积等方法制作热电堆片示意图1-芯板2-热电偶接点3-热电极材料A4-热电极材料B三、热流传感器的标定1、平板直接法平板直接法原理图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I-热流传感器表面热电偶J-冷板表面热电偶K-热板与背保护板表面温差热电偶M-保温材料

2、平板比较法平板比较法原理图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

四、热阻式热流计的安装及使用误差1、安装方法埋入式表面粘贴式空间辐射式2、热阻式热流计的使用误差分析热流传感器的热阻的影响热流传感器响应时间的影响

对流和辐射引起的误差热流传感器对被测温度场的影响(a)原有的温度场；(b)埋入热流传感器后的温度场；(c)粘贴热流传感器后的温度场1-被测热阻层；2-对流空气层1）热流传感器的热阻的影响未安装热流传感器时，通过热阻层的热流密度为安装热流传感器时，通过热阻层的热流密度：粘贴式：埋入式：当各参数已知时，就可以得到这两种安装方式的相对误差粘贴式：埋入式：结论：被测热阻层导热系数越小、越厚，安装热流传感器引起的误差越小；在其他测量条件完全相同时，埋入式比粘贴式引起的误差小一些

2）热流传感器的响应时间用热流计监视热工设备的运行，采用埋入式安装，测量过程可看成是稳定过程；而粘贴式安装是在测量热流密度时在被测表面上突然加了一层热阻，破坏了原来壁面的传热情况，要经过一个热量传递的过渡过程才能达到稳定，这时才能开始读数。否则，会造成读数误差。3）对流和辐射引起的误差

对流换热系数引起的测量误差很小辐射对测量的影响是由于热流传感器与被测表面的发射系数不同及外界辐射的变化两方面造成的，辐射系数的差别对保冷工程的影响较为突出粘贴热流传感器前的热流密度为粘贴热流传感器后的热流密度为例：某冷水保温管，管壁温度为10℃，保温层外空气温度为30℃，原保温层表面黑度为0.1，空气表面传热系数为10W/(m2.K)

，热流传感器表面的黑度为0.9，计算由于辐射系数的测量误差。解：

计算可得未贴热流传感器时散出的热流密度为粘贴后为

相对误差

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/m2.h温度:K型热电偶

-200～1200℃T型热电偶

-200～400℃产品型号:HFM-215产品展商:鸿盛科仪有限公司特点便于携带和数据处理，体积小且重量轻5.5英吋彩色显示屏幕，可显示热流图型、棒状图型、数字显示等六个频道的测定，可储存每1秒循环存储数据，共27个小时数据可储存在内藏式3.5吋软盘中可通过标准的网络功能储存数据具有网络卡和收发电子邮件功能包含充电电池和AC电源产品名称: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/m2.h。温度:K型热电偶-99.9-999.9℃T型热电偶-199.9-400℃

便携式热流计(HFM-201)特点热流值和温度可切换显示温度感应器可切换成铬-铝热电偶或铜-铜镍电偶包含TR-B热流感应器可储存20组数据档案，总共100个数据二种电源供应方式:干电池或AC电源标准配件RS-232C界面包括携带式外箱选购打印机第2节热量及冷量的测量以热量表为例

热量表工作原理1-叶轮2-耦合磁铁A3-隔离板4-耦合磁铁B5-磁铁C6-干簧管

热量表的技术现状

主要包括叶轮式、超声波式和电磁式三种形式。

叶轮式流量传感器因其测量原理和结构相对简单，价格较低，在户用表中普遍采用。流量传感器国内外热量表叶轮式流量传感器对比

国内国外结构形式小口径表：单流束干式；多流束干式

大口径表：多流束干式

小口径表：单流束干式大口径表：多流束干式

测量精度分界流量至最大流量±5%

，分界流量以下至最小流量时±3%流量范围内≤±5%流量信号采集方式干簧管和磁性表针动态的磁场导通率的变化始动流量较高低压力损失较高低安装位置进水或回水回水积算仪国内外热量表积算仪对比

国内国外热量计量方法焓值法K系数法温度测量方法两线制、三线制、四线制与左相同温度分辨率0.01℃～0.05℃0.01℃数据存储累积数据定时存储与左相同供电方式电池（>5年），或交流电。与左相同通讯方式M-BUS总线，热量值脉冲输出，RS485总线等M-BUS总线，热量值脉冲输出，便携式读表机接口目前应用的主要测温敏感元件有Pt电阻、热敏电阻和新型半导体测温元件在热量表中常用的为Pt1000、Pt100和Pt500作为配对温度传感器无论采用何种形式的温度传感器，都需要正确配对，满足最小测量温差的要求配对温度传感器BCLR热量表型号单位BCLR-15BCLR-20BCLR-25BCLR-32BCLR-40流量m/h0.6/1.52.53.56.010最大流量m/h1.2/3.05.071220额定工作压力MPa1.6电子积分仪/温度范围℃4-95湿度范围%3-90温度分辨率℃0.03焓

值随温度变化工作环境条件℃A级5-55

B级25-55显

示KWH8位LCD液晶显示电

源内部锂电池可工作5年以上IP65（分体）保护等级IP54（一体）温度传感器电缆长度1.5m/3.0m传感器类型PT1000配对精度℃0.1能量测量准确度等级2级/3级（参照热能表标准能量精度）特点：Pt1000测温更准MSP430超低功耗MCU，斜率A/D方式，温度测量分辨率＜0.03℃，使温差测量精度接近传感器精度热系数K动态校正，使热量计算准确热量、流量、累积流量、进回水温度、累积工作时间、欠电提示、故障显示等内容全面，功能提示完备静态功耗＜0.5uA电池使用寿命≥5年防磁抗干扰性能更加优异水平安装或垂直安装，供水管、回水管任选具有数据远传接口（内置脉冲式接口，外置RS485接口，无线抄表）热量表安装示意图热量表安装：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，并注意安装方向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第3节蒸汽热量的测量瞬时热量累积热量h2为凝水焓值较小，可忽略

湿蒸汽热量干度修正系数湿蒸汽干度本专业热量测量的应用建筑设备及管道表面热流测量非平壁表面散热热流密度与热流测点的几何位置有关，应选择有代表性的位置安装热流传感器热流传感器的选择除了要考虑被测壁面的热流范围和测量精度要求外，还考虑传感器对壁面形状、温度、传热状态的适应性管道和非平壁设备表面，应选择可挠式传感器无保温的冷、热水管道和设备，应选择耐低温或耐高温的传感器自身热阻很小的管道和设备，应选择热阻较小的薄型传感器不稳定传热壁面应选择热惰性小、响应时间短的低热阻型传感器建筑围护结构传热测量热流传感器：多选择高热阻平板型安装位置：围护结构平面中心位置安装方法：以粘贴式为主，若长期检测，则