第八章 熱量測量-2014

第八章熱量測量

熱流密度的測量熱量及冷量的測量蒸汽熱量的測量第1節(jié)熱阻式熱流計熱流密度：單位時間內(nèi)通過單位面積的熱量兩等溫面溫差，℃兩等溫面之間的距離，mW/m2

1、公式一、工作原理2、溫差的測量

采用熱電偶熱電偶系數(shù)

熱流密度q一定時，C減小，

增大，靈敏度增加。反之，C增加，減少，靈敏度下降。熱流傳感系數(shù)實現(xiàn)的方法：熱電偶串聯(lián)3、熱流傳感器系數(shù)C當(dāng)熱流計有單位熱電勢輸出時，垂直通過它的熱流密度

提高熱阻提高靈敏度的措施

提高熱電偶系數(shù)二．構(gòu)造平板型（WYP）可撓型（WYR）熱流傳感器的結(jié)構(gòu)圖(a)平板熱流傳感器(b)可撓式熱流傳感器1-骨架2-熱電堆片3-引線柱

硬平板式可撓式

選一塊厚度為1mm的環(huán)氧樹脂玻璃纖維板，邊框為130mm×130mm左右，將若干塊10mm×100mm的熱電堆片鑲嵌在邊框中制成熱流傳感器。熱電堆片是由很多熱電偶串聯(lián)并繞在基板上組成。熱電堆的引出線相互串聯(lián)，將兩端頭焊在接線片上，表面貼上滌綸薄膜作為保護層類型測頭尺寸（mm）熱流傳感器系數(shù)（W/m2.mV)使用場合平板型110×110×2.511.6平壁面熱流可撓型110×55×4116，安裝曲率半徑≥50mm管道等彎曲表面的熱流熱電堆的制作

采用焊接、電鍍、噴涂、電沉積等方法制作熱電堆片示意圖1-芯板2-熱電偶接點3-熱電極材料A4-熱電極材料B三、熱流傳感器的標定1、平板直接法平板直接法原理圖A-中心計量板B-保護板C-冷板D-熱流傳感器E-傳感器保護圈F-背保護板H-熱板表面熱電偶I-熱流傳感器表面熱電偶J-冷板表面熱電偶K-熱板與背保護板表面溫差熱電偶M-保溫材料

2、平板比較法平板比較法原理圖A-熱板B-待標熱流傳感器C-冷板E-傳感器保護圈H-熱緩沖板T-表面溫度

四、熱阻式熱流計的安裝及使用誤差1、安裝方法埋入式表面粘貼式空間輻射式2、熱阻式熱流計的使用誤差分析熱流傳感器的熱阻的影響熱流傳感器響應(yīng)時間的影響

對流和輻射引起的誤差熱流傳感器對被測溫度場的影響(a)原有的溫度場；(b)埋入熱流傳感器后的溫度場；(c)粘貼熱流傳感器后的溫度場1-被測熱阻層；2-對流空氣層1）熱流傳感器的熱阻的影響未安裝熱流傳感器時，通過熱阻層的熱流密度為安裝熱流傳感器時，通過熱阻層的熱流密度：粘貼式：埋入式：當(dāng)各參數(shù)已知時，就可以得到這兩種安裝方式的相對誤差粘貼式：埋入式：結(jié)論：被測熱阻層導(dǎo)熱系數(shù)越小、越厚，安裝熱流傳感器引起的誤差越??；在其他測量條件完全相同時，埋入式比粘貼式引起的誤差小一些

2）熱流傳感器的響應(yīng)時間用熱流計監(jiān)視熱工設(shè)備的運行，采用埋入式安裝，測量過程可看成是穩(wěn)定過程；而粘貼式安裝是在測量熱流密度時在被測表面上突然加了一層熱阻，破壞了原來壁面的傳熱情況，要經(jīng)過一個熱量傳遞的過渡過程才能達到穩(wěn)定，這時才能開始讀數(shù)。否則，會造成讀數(shù)誤差。3）對流和輻射引起的誤差

對流換熱系數(shù)引起的測量誤差很小輻射對測量的影響是由于熱流傳感器與被測表面的發(fā)射系數(shù)不同及外界輻射的變化兩方面造成的，輻射系數(shù)的差別對保冷工程的影響較為突出粘貼熱流傳感器前的熱流密度為粘貼熱流傳感器后的熱流密度為例：某冷水保溫管，管壁溫度為10℃，保溫層外空氣溫度為30℃，原保溫層表面黑度為0.1，空氣表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為10W/(m2.K)

，熱流傳感器表面的黑度為0.9，計算由于輻射系數(shù)的測量誤差。解：

計算可得未貼熱流傳感器時散出的熱流密度為粘貼后為

相對誤差

多點式熱流計

測定項目:熱流和溫度

測定范圍:熱流:0-±99999W/m2或kcal/m2.h溫度:K型熱電偶

-200～1200℃T型熱電偶

-200～400℃產(chǎn)品型號:HFM-215產(chǎn)品展商:鴻盛科儀有限公司特點便于攜帶和數(shù)據(jù)處理，體積小且重量輕5.5英吋彩色顯示屏幕，可顯示熱流圖型、棒狀圖型、數(shù)字顯示等六個頻道的測定，可儲存每1秒循環(huán)存儲數(shù)據(jù)，共27個小時數(shù)據(jù)可儲存在內(nèi)藏式3.5吋軟盤中可通過標準的網(wǎng)絡(luò)功能儲存數(shù)據(jù)具有網(wǎng)絡(luò)卡和收發(fā)電子郵件功能包含充電電池和AC電源產(chǎn)品名稱:便攜式熱流計產(chǎn)品型號:HFM-201測定項目:熱流和溫度測定范圍:熱流:0～±9999W/m2或kcal/m2.h。溫度:K型熱電偶-99.9-999.9℃T型熱電偶-199.9-400℃

便攜式熱流計(HFM-201)特點熱流值和溫度可切換顯示溫度感應(yīng)器可切換成鉻-鋁熱電偶或銅-銅鎳電偶包含TR-B熱流感應(yīng)器可儲存20組數(shù)據(jù)檔案，總共100個數(shù)據(jù)二種電源供應(yīng)方式:干電池或AC電源標準配件RS-232C界面包括攜帶式外箱選購打印機第2節(jié)熱量及冷量的測量以熱量表為例

熱量表工作原理1-葉輪2-耦合磁鐵A3-隔離板4-耦合磁鐵B5-磁鐵C6-干簧管

熱量表的技術(shù)現(xiàn)狀

主要包括葉輪式、超聲波式和電磁式三種形式。

葉輪式流量傳感器因其測量原理和結(jié)構(gòu)相對簡單，價格較低，在戶用表中普遍采用。流量傳感器國內(nèi)外熱量表葉輪式流量傳感器對比

國內(nèi)國外結(jié)構(gòu)形式小口徑表：單流束干式；多流束干式

大口徑表：多流束干式

小口徑表：單流束干式大口徑表：多流束干式

測量精度分界流量至最大流量±5%

，分界流量以下至最小流量時±3%流量范圍內(nèi)≤±5%流量信號采集方式干簧管和磁性表針動態(tài)的磁場導(dǎo)通率的變化始動流量較高低壓力損失較高低安裝位置進水或回水回水積算儀國內(nèi)外熱量表積算儀對比

國內(nèi)國外熱量計量方法焓值法K系數(shù)法溫度測量方法兩線制、三線制、四線制與左相同溫度分辨率0.01℃～0.05℃0.01℃數(shù)據(jù)存儲累積數(shù)據(jù)定時存儲與左相同供電方式電池（>5年），或交流電。與左相同通訊方式M-BUS總線，熱量值脈沖輸出，RS485總線等M-BUS總線，熱量值脈沖輸出，便攜式讀表機接口目前應(yīng)用的主要測溫敏感元件有Pt電阻、熱敏電阻和新型半導(dǎo)體測溫元件在熱量表中常用的為Pt1000、Pt100和Pt500作為配對溫度傳感器無論采用何種形式的溫度傳感器，都需要正確配對，滿足最小測量溫差的要求配對溫度傳感器BCLR熱量表型號單位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額定工作壓力MPa1.6電子積分儀/溫度范圍℃4-95濕度范圍%3-90溫度分辨率℃0.03焓

值隨溫度變化工作環(huán)境條件℃A級5-55

B級25-55顯

示KWH8位LCD液晶顯示電

源內(nèi)部鋰電池可工作5年以上IP65（分體）保護等級IP54（一體）溫度傳感器電纜長度1.5m/3.0m傳感器類型PT1000配對精度℃0.1能量測量準確度等級2級/3級（參照熱能表標準能量精度）特點：Pt1000測溫更準MSP430超低功耗MCU，斜率A/D方式，溫度測量分辨率＜0.03℃，使溫差測量精度接近傳感器精度熱系數(shù)K動態(tài)校正，使熱量計算準確熱量、流量、累積流量、進回水溫度、累積工作時間、欠電提示、故障顯示等內(nèi)容全面，功能提示完備靜態(tài)功耗＜0.5uA電池使用壽命≥5年防磁抗干擾性能更加優(yōu)異水平安裝或垂直安裝，供水管、回水管任選具有數(shù)據(jù)遠傳接口（內(nèi)置脈沖式接口，外置RS485接口，無線抄表）熱量表安裝示意圖熱量表安裝：流量計的安裝應(yīng)安裝在流動平穩(wěn)的直管段上應(yīng)根據(jù)儀表要求水平安裝或垂直安裝，并注意安裝方向應(yīng)根據(jù)儀表要求選擇回水管或供水管測試流量范圍應(yīng)與系統(tǒng)流量對應(yīng)溫度傳感器安裝溫度探頭處于管道中流速最大的位置應(yīng)對安裝探頭的地方進行保溫處理傾斜安裝探頭方向須迎向水流方向，并設(shè)保護套內(nèi)

安裝前，應(yīng)對系統(tǒng)管路進行徹底清洗，以保證管道中沒有污染物和雜質(zhì)第3節(jié)蒸汽熱量的測量瞬時熱量累積熱量h2為凝水焓值較小，可忽略

濕蒸汽熱量干度修正系數(shù)濕蒸汽干度本專業(yè)熱量測量的應(yīng)用建筑設(shè)備及管道表面熱流測量非平壁表面散熱熱流密度與熱流測點的幾何位置有關(guān)，應(yīng)選擇有代表性的位置安裝熱流傳感器熱流傳感器的選擇除了要考慮被測壁面的熱流范圍和測量精度要求外，還考慮傳感器對壁面形狀、溫度、傳熱狀態(tài)的適應(yīng)性管道和非平壁設(shè)備表面，應(yīng)選擇可撓式傳感器無保溫的冷、熱水管道和設(shè)備，應(yīng)選擇耐低溫或耐高溫的傳感器自身熱阻很小的管道和設(shè)備，應(yīng)選擇熱阻較小的薄型傳感器不穩(wěn)定傳熱壁面應(yīng)選擇熱惰性小、響應(yīng)時間短的低熱阻型傳感器建筑圍護結(jié)構(gòu)傳熱測量熱流傳感器：多選擇高熱阻平板型安裝位置：圍護結(jié)構(gòu)平面中心位置安裝方法：以粘貼式為主，若長期檢測，則