建筑環(huán)境測試技術(shù) 熱量測量

建筑環(huán)境測試技術(shù)熱量測量第1頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一重點(diǎn)和難點(diǎn):重點(diǎn)：熱量測量在建筑環(huán)境與設(shè)備專業(yè)的意義，各類熱量測量儀表的測量原理，工程設(shè)計中熱量測量儀表選擇、應(yīng)用和安裝。難點(diǎn)：各類熱量測量儀表的測量原理，工程設(shè)計中熱量測量儀表選擇、應(yīng)用和安裝。第2頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一主要章節(jié)8.1熱阻式熱流計8.2熱量及冷量的測量第3頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一概述

采用熱阻式或輻射式熱流計：測量單位時間內(nèi)通過單位面積的熱量（熱流密度），然后求得通過一定面積的熱量；采用熱量表：

測量在一段時間內(nèi)通過設(shè)備（用戶）的流體輸送的熱量。第4頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一

1.熱阻式熱流傳感器的工作原理當(dāng)壁體上有傳熱存在時，緊貼在壁面上的薄板傳感器上形成一維導(dǎo)熱，傳感器兩側(cè)表面上產(chǎn)生溫度梯度，通過將這一溫度梯度轉(zhuǎn)換為電信號，并根據(jù)傳感器的導(dǎo)熱特性，利用傅立葉定律可計算出通過傳感器的導(dǎo)熱量。當(dāng)傳感器很相對與傳熱壁體很薄時，通過傳感器的導(dǎo)熱量可以認(rèn)為等于被測表面的熱量。+測頭系數(shù)（C）：當(dāng)傳感器有單位熱電勢輸出時，垂直通過它的熱流密度8.1熱阻式熱流計第5頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一按熱阻值：

高熱阻型：精度高，附加熱阻和時間延遲大，適用厚壁穩(wěn)態(tài)熱流測量；低熱阻型：反應(yīng)靈敏，測溫誤差相對誤差大，適合于動態(tài)熱流測量。按測溫方式：熱電偶（熱電堆）和熱電阻（或熱敏電阻）。按力學(xué)性能：硬平板式和可撓式。2.熱阻式流傳傳感器類型：第6頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一圖8.1.1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-引線柱第7頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一圖8.1.2熱電堆片示意圖1-芯板2-熱電偶接點(diǎn)3-熱電極材料A4-熱電極材料B第8頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一1-熱阻層；2-薄膜熱電阻；3、4-熱電極連線熱電阻熱流傳感器1-熱阻層；2-薄膜熱電阻熱電阻熱流傳感器第9頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一

硬平板式可撓式1-埋入式；2-表面粘貼式；3-空間輻射式第10頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一3.熱阻式流傳熱流傳感器的校準(zhǔn)

1）平板直接法在熱板和冷板之間建立起一個垂直于冷、熱板面（也垂直于熱流計）的穩(wěn)定的、可調(diào)的一維熱流場。計算熱流密度為：根據(jù)計算熱流密度和熱流計的輸出電勢標(biāo)定測頭系數(shù)。第11頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一圖8.1.3平板直接法原理圖(a)雙試件(b)單試件A-中心計量板B-保護(hù)板C-冷板D-熱流傳感器E-傳感器保護(hù)圈F-背保護(hù)板H-熱板表面熱電偶（t1、t2）I-熱流傳感器表面熱電偶（t3、t4）J-冷板表面熱電偶（t5、t6）K-熱板與背保護(hù)板表面溫差熱電偶M-保溫材料第12頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一標(biāo)定過程

應(yīng)保證冷、熱板之間溫差大于10℃；傳熱穩(wěn)定后，每30min連續(xù)4次測量熱流計和熱電偶輸出電勢及熱流密度；4次測量結(jié)果的偏差小于1%，且不是單方向變化時，一次標(biāo)定結(jié)束；在相同溫度下，兩塊熱流傳感器的位置應(yīng)互換后再次標(biāo)定，取兩次平均值作為該溫度下熱流傳感器標(biāo)定系數(shù)。第13頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一2）平板比較法原理及構(gòu)成標(biāo)定裝置包括熱板、冷板和測量系統(tǒng)。除了使中心計量熱板A和保護(hù)熱板B的溫度相等，而且還要使A底部的溫度和背保護(hù)板下的溫度相等，因此中心計量熱板的熱量不能向周圍及底部損失，惟一可傳遞的方向是通過熱流傳感器，保證了一維穩(wěn)定熱流的條件。標(biāo)定過程：同平板直接法

D1、D2、D3—熱流傳感器；G—橡皮板；其余同平板直接法第14頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一圖8.1.4平板比較法原理圖A-熱板B-待標(biāo)熱流傳感器C-冷板E-傳感器保護(hù)圈H-熱緩沖板T—表面溫度第15頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一2）平板比較法標(biāo)定裝置包括熱板、冷板和測量系統(tǒng)。把待標(biāo)定的感器與標(biāo)準(zhǔn)的熱流傳感器以及絕熱材料做成的緩沖塊一起放在表面溫度保持穩(wěn)定均勻的熱板和冷板之間，熱板和冷板溫度可控。利用標(biāo)準(zhǔn)熱流傳感器測定的系數(shù)C1、C2和輸出電勢E1、E2，就可以求出熱流密度q，從而可確定被標(biāo)定的熱流傳感器的系數(shù)CB。

標(biāo)定過程：同平板直接法A—熱板；B—待標(biāo)熱流傳感器；C—冷板；E—傳感器保護(hù)圈；H—熱緩沖板；T—表面溫度

第16頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一3.熱阻式熱流計的安裝熱流傳感器的安裝方法：埋入式、表面粘貼式和空間輻射式。圖8.1.5熱流傳感器的安裝方法圖8.1.6圓形截面管道保溫層的表面放熱狀況1-埋入式2-表面粘帖式3-空間輻射式第17頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一圖8.1.7熱流傳感器在壁面和管道上的安裝方法1-平板熱流傳感器2-被測物體表面3-可撓型熱流傳感器4-保溫層5-管道第18頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一8.2熱量及冷量的測量1.熱水熱量測量原理熱水吸收或放出的熱量，與熱水流量和供回水焓差有關(guān)，它們之間的關(guān)系式可用式

2.熱量表的工作原理W

第19頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一干式熱水表的葉輪和表頭之間有一層隔離板，將熱水和外界分隔開。葉輪上下有一對耦合磁鐵，當(dāng)熱水流過熱水表時，葉輪上的耦合磁鐵A隨水表的葉輪一起轉(zhuǎn)動。通過磁耦合作用，帶動耦合磁鐵B同步轉(zhuǎn)動。耦合磁鐵B的轉(zhuǎn)動帶動了齒輪組的轉(zhuǎn)動。在齒輪組上帶有10L或1L指針的齒輪上裝有一小塊磁鐵C。該磁鐵通過齒輪組的轉(zhuǎn)動與耦合磁鐵B一起轉(zhuǎn)動。在磁鐵C的上下部安裝一個干簧管。當(dāng)磁鐵C通過時，干簧管吸合；當(dāng)磁鐵C離開時，干簧管打開。這樣輸出一個脈沖信號，就代表10L（1L）熱水流量。輸出的脈沖信號送至計算器，測得的給回水溫度信號也送至計算器。計算器按照式（8-17）進(jìn)行熱量計算，并將計算結(jié)果進(jìn)行存儲和顯示。第20頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一2.熱量表的構(gòu)造

葉輪一對耦合磁鐵隔離板齒輪磁鐵干簧管流量表輸出脈沖信號線路供、回溫度計計算器存儲器顯示器第21頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一圖8.2.1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-干簧管第22頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一3.熱量表的標(biāo)定及應(yīng)用熱量表的安裝要分別滿足流量和溫度傳感器的安裝要求，積分儀要安裝在通風(fēng)良好，便于觀察的位置。熱量測量儀表的周期維護(hù)時間一般為5~6年，即在使用5~6年后，需將儀表拆下來進(jìn)行標(biāo)定。如果需要，還可進(jìn)行適當(dāng)?shù)木S護(hù)以保證儀表的精度。第23頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一