建筑環(huán)境測(cè)試技術(shù)第七章

1、第第7章章 熱量測(cè)量熱量測(cè)量熱量與溫度一樣，是熱學(xué)中最基本的物理量。熱量的測(cè)量，熱量與溫度一樣，是熱學(xué)中最基本的物理量。熱量的測(cè)量，目前采用目前采用兩種方法兩種方法測(cè)量。測(cè)量。采用熱阻式或輻射式熱流計(jì)測(cè)量單位時(shí)間內(nèi)通過單位面積采用熱阻式或輻射式熱流計(jì)測(cè)量單位時(shí)間內(nèi)通過單位面積的熱量（的熱量（熱流密度熱流密度），然后求得通過一定面積的熱量；），然后求得通過一定面積的熱量；采用采用熱量表熱量表，測(cè)量在一段時(shí)間內(nèi)通過設(shè)備（用戶）的流，測(cè)量在一段時(shí)間內(nèi)通過設(shè)備（用戶）的流體輸送的熱量。體輸送的熱量。第一節(jié)第一節(jié) 熱流密度的測(cè)量熱流密度的測(cè)量一、熱阻式熱流傳感器的工作原理一、熱阻式熱流傳感器的工作原理當(dāng)

2、熱流通過平板或平壁時(shí)，由于平板具有熱阻當(dāng)熱流通過平板或平壁時(shí)，由于平板具有熱阻,在其厚度方向上的溫度梯在其厚度方向上的溫度梯度為衰減過程，故平板兩側(cè)具有溫差。利用溫差與熱流量之間的對(duì)應(yīng)關(guān)度為衰減過程，故平板兩側(cè)具有溫差。利用溫差與熱流量之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)行熱流量的測(cè)量。系進(jìn)行熱流量的測(cè)量。qxttt根據(jù)傅立葉定律可以得到通過熱流傳感器根據(jù)傅立葉定律可以得到通過熱流傳感器的熱流密度為的熱流密度為tqx 垂直于等溫面方向的溫度梯度垂直于等溫面方向的溫度梯度熱流傳感器材料的導(dǎo)熱系數(shù)熱流傳感器材料的導(dǎo)熱系數(shù)若熱流傳感器的兩側(cè)平行壁面各保持均勻穩(wěn)定的溫度若熱流傳感器的兩側(cè)平行壁面各保持均勻穩(wěn)定的溫度t和和

3、t+t，熱流傳感，熱流傳感器的高度與寬度遠(yuǎn)大于其厚度，則可以認(rèn)為沿高與寬兩個(gè)方向溫度沒有變器的高度與寬度遠(yuǎn)大于其厚度，則可以認(rèn)為沿高與寬兩個(gè)方向溫度沒有變化，而僅沿厚度方向變化，所以可簡化為一維導(dǎo)熱問題。化，而僅沿厚度方向變化，所以可簡化為一維導(dǎo)熱問題。負(fù)號(hào)表示熱流密度方向與溫度梯度方向相反負(fù)號(hào)表示熱流密度方向與溫度梯度方向相反tqx 結(jié)論結(jié)論：如果熱流傳感器材料和幾何尺：如果熱流傳感器材料和幾何尺寸確定，那么寸確定，那么只要測(cè)出熱流傳感器兩只要測(cè)出熱流傳感器兩側(cè)的溫差側(cè)的溫差，即可得到熱流密度即可得到熱流密度。被測(cè)壁面被測(cè)壁面熱流計(jì)熱流計(jì)qT1T3T2未加裝傳感器時(shí)，在穩(wěn)定熱未加裝傳感器時(shí)，

4、在穩(wěn)定熱狀態(tài)下，通過被測(cè)平壁的熱狀態(tài)下，通過被測(cè)平壁的熱流量為流量為1211TTq 加裝熱流傳感器后，由于增加了輔助層，通過被測(cè)壁面的熱流量發(fā)生了變加裝熱流傳感器后，由于增加了輔助層，通過被測(cè)壁面的熱流量發(fā)生了變化，其熱流量為化，其熱流量為1311TTq 若滿足若滿足11則傳熱工況不受影響則傳熱工況不受影響如果用熱電偶測(cè)量溫差如果用熱電偶測(cè)量溫差t，并且所用熱電偶在被測(cè)溫度變化范圍內(nèi)，其，并且所用熱電偶在被測(cè)溫度變化范圍內(nèi)，其熱電勢(shì)與溫度成線性關(guān)系時(shí)，其輸出熱電勢(shì)與溫差成正比，這樣通過熱流熱電勢(shì)與溫度成線性關(guān)系時(shí)，其輸出熱電勢(shì)與溫差成正比，這樣通過熱流傳感器的熱流為傳感器的熱流為EqCECEC

5、tCC C熱流傳感器系數(shù)；熱流傳感器系數(shù)；C熱電偶系數(shù)；熱電偶系數(shù)；熱流傳感器厚度；熱流傳感器厚度；E熱電勢(shì)。熱電勢(shì)。C的物理意義：當(dāng)熱流傳感器有單位熱電勢(shì)輸出時(shí)，垂直通過它的熱流的物理意義：當(dāng)熱流傳感器有單位熱電勢(shì)輸出時(shí)，垂直通過它的熱流密度。密度。當(dāng)當(dāng) 和和C值不受溫度影響為定值時(shí)，值不受溫度影響為定值時(shí)，C為常數(shù)；為常數(shù)；當(dāng)溫度變化幅度較大，當(dāng)溫度變化幅度較大， 和和C不是定值，而是溫度的函數(shù)時(shí)，不是定值，而是溫度的函數(shù)時(shí)，C就不是就不是常數(shù)，而將是溫度的函數(shù)。常數(shù)，而將是溫度的函數(shù)。tqx 根據(jù)根據(jù) 值的大小，熱流傳感器有高熱阻型和低阻型之分。值的大小，熱流傳感器有高熱阻型和低阻型之分

6、。 值大的是值大的是高熱阻型高熱阻型， 值小的是值小的是低熱阻型低熱阻型。高熱阻型熱流傳感器高熱阻型熱流傳感器易于提高測(cè)量精度及用于易于提高測(cè)量精度及用于小熱流量測(cè)量小熱流量測(cè)量。但是由于高。但是由于高熱阻型熱流傳感器比低熱阻型熱流傳感器熱惰性大，這使得熱流傳感器的熱阻型熱流傳感器比低熱阻型熱流傳感器熱惰性大，這使得熱流傳感器的反應(yīng)時(shí)間增加。如果在傳熱工況波動(dòng)較大的場合測(cè)定，就會(huì)造成較大的測(cè)反應(yīng)時(shí)間增加。如果在傳熱工況波動(dòng)較大的場合測(cè)定，就會(huì)造成較大的測(cè)量誤差。量誤差。 平板熱流傳感器是由若干塊平板熱流傳感器是由若干塊10mm100mm熱熱電堆片鑲嵌于一塊邊框中制成。邊框尺寸一般電堆片鑲嵌于一

7、塊邊框中制成。邊框尺寸一般為為130mm130mm左右，材料是厚左右，材料是厚1mm左右左右的環(huán)氧樹脂玻璃纖維板。的環(huán)氧樹脂玻璃纖維板。熱電堆熱電堆片是由很多對(duì)熱電偶串聯(lián)繞在基板上組片是由很多對(duì)熱電偶串聯(lián)繞在基板上組成。成。用于用于常溫常溫下測(cè)量的熱流傳感器，基板為下測(cè)量的熱流傳感器，基板為層壓板層壓板；用于用于高溫高溫下測(cè)量的熱流傳感器，基板為下測(cè)量的熱流傳感器，基板為陶瓷片陶瓷片。由于采用由于采用串聯(lián)連接串聯(lián)連接，總熱，總熱電勢(shì)等于各分電勢(shì)疊加。電勢(shì)等于各分電勢(shì)疊加。雖然基板兩面溫差雖然基板兩面溫差t很小，很小，但也會(huì)產(chǎn)生足夠大的熱電但也會(huì)產(chǎn)生足夠大的熱電勢(shì)。勢(shì)。 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)熱流傳感器產(chǎn)生熱

8、電勢(shì)測(cè)量熱流傳感器產(chǎn)生熱電勢(shì)測(cè)量采用電位差計(jì)、動(dòng)圈式毫伏表以及數(shù)字式電壓表進(jìn)行測(cè)量，然后用標(biāo)定采用電位差計(jì)、動(dòng)圈式毫伏表以及數(shù)字式電壓表進(jìn)行測(cè)量，然后用標(biāo)定曲線或經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算出熱流密度。曲線或經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算出熱流密度。成套的熱流測(cè)試儀表開始在國內(nèi)應(yīng)用。成套的熱流測(cè)試儀表開始在國內(nèi)應(yīng)用。指針的熱流指示儀表指針的熱流指示儀表數(shù)字式的熱流指示儀表數(shù)字式的熱流指示儀表 多點(diǎn)式熱流計(jì)多點(diǎn)式熱流計(jì)測(cè)定項(xiàng)目測(cè)定項(xiàng)目: : 熱流和溫度。熱流和溫度。測(cè)定范圍測(cè)定范圍: : 熱流熱流: 0 - : 0 - 9999 9W/m2 9999 9W/m2或或kcal/m2hkcal/m2h。溫度溫度: K: K型熱電偶型

9、熱電偶 -200 - 1200-200 - 1200C C。溫度溫度: T: T型熱電偶型熱電偶 -200 - 400-200 - 400C C。 產(chǎn)品型號(hào)產(chǎn)品型號(hào): HFM-215: HFM-215產(chǎn)品展商產(chǎn)品展商: : 鴻盛科儀有限公司鴻盛科儀有限公司1. 便于攜帶和數(shù)據(jù)處理，體積小且重量輕便于攜帶和數(shù)據(jù)處理，體積小且重量輕2. 5.5英英吋吋彩色顯示屏幕，可顯示熱流圖型、棒狀圖型、數(shù)字顯示等。彩色顯示屏幕，可顯示熱流圖型、棒狀圖型、數(shù)字顯示等。3. 六個(gè)頻道的測(cè)定，可儲(chǔ)存每一秒循環(huán)之?dāng)?shù)據(jù)，共六個(gè)頻道的測(cè)定，可儲(chǔ)存每一秒循環(huán)之?dāng)?shù)據(jù)，共27個(gè)小時(shí)。個(gè)小時(shí)。4. 數(shù)據(jù)可儲(chǔ)存在內(nèi)藏式數(shù)據(jù)可儲(chǔ)存在

10、內(nèi)藏式3.5吋吋軟盤中。軟盤中。5. 可通過標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)功能儲(chǔ)存數(shù)據(jù)。可通過標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)功能儲(chǔ)存數(shù)據(jù)。6. 具有網(wǎng)絡(luò)卡和收發(fā)電子郵件功能。具有網(wǎng)絡(luò)卡和收發(fā)電子郵件功能。7. 包含充電電池和包含充電電池和AC電源。電源。特點(diǎn)特點(diǎn)產(chǎn)品名稱產(chǎn)品名稱: : 便攜式熱流計(jì)便攜式熱流計(jì)產(chǎn)品型號(hào)產(chǎn)品型號(hào): HFM-201: HFM-201測(cè)定項(xiàng)目測(cè)定項(xiàng)目: : 熱流和溫度。熱流和溫度。測(cè)定范圍測(cè)定范圍: : 熱流熱流: 0 - : 0 - 9999W/m2 9999W/m2或或kcal/m2hkcal/m2h。溫度溫度: K: K型熱電偶型熱電偶-99.9 -999.9-99.9 -999.9C C。 T T型

11、熱電偶型熱電偶-199.9 - 400-199.9 - 400C C 1. 熱流值和溫度可切換顯示。熱流值和溫度可切換顯示。2. 溫度感應(yīng)器可切換成鉻溫度感應(yīng)器可切換成鉻-鋁熱電偶或銅鋁熱電偶或銅-銅鎳電偶。銅鎳電偶。3. 包含包含TR-B熱流感應(yīng)器。熱流感應(yīng)器。4. 可儲(chǔ)存可儲(chǔ)存20組數(shù)據(jù)檔案，總共組數(shù)據(jù)檔案，總共100個(gè)數(shù)據(jù)。個(gè)數(shù)據(jù)。5. 二種電源供應(yīng)方式二種電源供應(yīng)方式: 干電池或干電池或AC電源。電源。6. 標(biāo)準(zhǔn)配件標(biāo)準(zhǔn)配件RS-232C界面。界面。7. 包括攜帶式外箱。包括攜帶式外箱。8. 可選購打印機(jī)。可選購打印機(jī)。特點(diǎn)特點(diǎn)：二、熱流傳感器的標(biāo)定二、熱流傳感器的標(biāo)定組成熱流傳感器的

12、熱電堆的材質(zhì)、加工工藝等都會(huì)影響熱流傳組成熱流傳感器的熱電堆的材質(zhì)、加工工藝等都會(huì)影響熱流傳感器系數(shù)感器系數(shù)C，因此每個(gè)熱流傳感器都必須分別標(biāo)定。，因此每個(gè)熱流傳感器都必須分別標(biāo)定。嚴(yán)格地說，熱流傳感器系數(shù)嚴(yán)格地說，熱流傳感器系數(shù)C對(duì)于給定的熱流傳感器不是一個(gè)常對(duì)于給定的熱流傳感器不是一個(gè)常數(shù)，而是工作溫度的函數(shù)。但對(duì)于在常溫范圍內(nèi)工作的熱流傳數(shù)，而是工作溫度的函數(shù)。但對(duì)于在常溫范圍內(nèi)工作的熱流傳感器，標(biāo)定的感器，標(biāo)定的C值實(shí)際上可視為儀器常量，對(duì)測(cè)量不會(huì)造成很大值實(shí)際上可視為儀器常量，對(duì)測(cè)量不會(huì)造成很大誤差。誤差。但用于測(cè)量冷庫壁面熱流時(shí)，要注意工作溫度已遠(yuǎn)離標(biāo)定時(shí)常但用于測(cè)量冷庫壁面熱流時(shí)

13、，要注意工作溫度已遠(yuǎn)離標(biāo)定時(shí)常溫，實(shí)際的溫，實(shí)際的C值會(huì)低于原標(biāo)定值，而且工作條件也有變化，以及值會(huì)低于原標(biāo)定值，而且工作條件也有變化，以及將出現(xiàn)結(jié)露等復(fù)雜情況。如果不重新標(biāo)定，就會(huì)造成較大的測(cè)將出現(xiàn)結(jié)露等復(fù)雜情況。如果不重新標(biāo)定，就會(huì)造成較大的測(cè)量誤差。量誤差。熱流傳感器的標(biāo)定方法有多種，熱流傳感器的標(biāo)定方法有多種，常用的標(biāo)定方法有平板直接法、常用的標(biāo)定方法有平板直接法、平板比較法和單向平板法。平板比較法和單向平板法。平板直接法平板直接法兩個(gè)熱流傳感器分兩個(gè)熱流傳感器分別放在主熱板兩側(cè)，別放在主熱板兩側(cè)，再放上兩塊絕熱緩再放上兩塊絕熱緩沖塊，外側(cè)再用冷沖塊，外側(cè)再用冷板夾緊。中心熱板板夾緊。

14、中心熱板用穩(wěn)定的直流加熱，用穩(wěn)定的直流加熱，冷板是一恒溫水套冷板是一恒溫水套 主熱板主熱板熱流傳感器熱流傳感器保溫板保溫板冷板冷板熱電偶熱電偶平板直接法平板直接法根據(jù)不同的工況確定中根據(jù)不同的工況確定中心加熱功率和恒溫水的心加熱功率和恒溫水的溫度，調(diào)整保護(hù)圈加熱溫度，調(diào)整保護(hù)圈加熱器的加熱功率，使保護(hù)器的加熱功率，使保護(hù)圈表面均熱板的溫度和圈表面均熱板的溫度和中心均熱板表面的溫度中心均熱板表面的溫度一致，從而就在熱板和一致，從而就在熱板和冷板之間建立起一個(gè)垂冷板之間建立起一個(gè)垂直于冷、熱板面（也垂直于冷、熱板面（也垂直于熱流計(jì)）的穩(wěn)定的直于熱流計(jì)）的穩(wěn)定的一維熱流場。一維熱流場。 主熱板主熱板

15、熱流傳感器熱流傳感器保溫板保溫板冷板冷板熱電偶熱電偶主加熱器所發(fā)出的熱流均勻垂直地通過熱流傳感器，熱流密主加熱器所發(fā)出的熱流均勻垂直地通過熱流傳感器，熱流密度可由下式求得度可由下式求得22RIqFqq熱流密度，熱流密度，W/mW/m2 2； RR中心熱板的加熱電阻，中心熱板的加熱電阻，；FF中心熱板的面積，中心熱板的面積，m m2 2；II通過加熱器的電流，通過加熱器的電流，A A。在標(biāo)定時(shí)，應(yīng)保證冷、熱板之間溫差大于在標(biāo)定時(shí)，應(yīng)保證冷、熱板之間溫差大于10。進(jìn)入穩(wěn)定。進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)后，每隔狀態(tài)后，每隔30min連續(xù)測(cè)量熱流計(jì)和緩沖板兩側(cè)溫差、輸連續(xù)測(cè)量熱流計(jì)和緩沖板兩側(cè)溫差、輸出電勢(shì)及熱流密度

16、。出電勢(shì)及熱流密度。4次測(cè)量結(jié)果的偏差小于次測(cè)量結(jié)果的偏差小于1，且不是，且不是單方向變化時(shí)，標(biāo)定結(jié)束。在相同溫度下，每塊熱流傳感單方向變化時(shí)，標(biāo)定結(jié)束。在相同溫度下，每塊熱流傳感器至少應(yīng)標(biāo)定兩次（第二次標(biāo)定時(shí)，兩塊熱流傳感器的位器至少應(yīng)標(biāo)定兩次（第二次標(biāo)定時(shí)，兩塊熱流傳感器的位置就互換），取兩次平均值作為該溫度下熱流傳感器標(biāo)定置就互換），取兩次平均值作為該溫度下熱流傳感器標(biāo)定系數(shù)。系數(shù)。例：例：T3T1T2T4T1T2T3T4P=I2RQ=P/2AE1E262.6562.7060.860.83.25410.53.0613.12513111TTq24222TTq解：解：當(dāng)當(dāng)2121131224

17、TTqqTT有有 21qqq21224113207.95/11qqqW mqTTqTTCEq mV)W/(m94.672111EqC同理可求同理可求C2三、熱阻式熱流計(jì)的安裝三、熱阻式熱流計(jì)的安裝熱流傳感器的安裝有三種方法：熱流傳感器的安裝有三種方法：埋入式、表面粘貼式和空間埋入式、表面粘貼式和空間輻射式。輻射式。埋入式和表面粘貼式是熱阻式熱流傳感器常用的兩埋入式和表面粘貼式是熱阻式熱流傳感器常用的兩種安裝方法。種安裝方法。被測(cè)物體表面的放熱狀況與許多因素有關(guān)，被測(cè)物體表面的放熱狀況與許多因素有關(guān)，被測(cè)物體的散熱熱流密度與熱測(cè)點(diǎn)的幾何位被測(cè)物體的散熱熱流密度與熱測(cè)點(diǎn)的幾何位置有關(guān)。置有關(guān)。對(duì)于

18、水平安裝的有均勻保溫層圓形管道，對(duì)于水平安裝的有均勻保溫層圓形管道，一般選在截面上與管道水平中心線夾角約為一般選在截面上與管道水平中心線夾角約為45和和135處。處。熱流傳感器表面為等溫面，安裝時(shí)應(yīng)盡量熱流傳感器表面為等溫面，安裝時(shí)應(yīng)盡量避開溫度異常點(diǎn)。避開溫度異常點(diǎn)。熱流傳感器表面應(yīng)與所測(cè)壁面緊密接觸，熱流傳感器表面應(yīng)與所測(cè)壁面緊密接觸，不得有空隙并盡可能與所測(cè)壁面平齊。為此不得有空隙并盡可能與所測(cè)壁面平齊。為此常采用膠液、石膏、黃油、凡士林等粘貼熱常采用膠液、石膏、黃油、凡士林等粘貼熱流傳感器。流傳感器。有條件時(shí)，應(yīng)盡量采用埋入式安裝。有條件時(shí)，應(yīng)盡量采用埋入式安裝。根據(jù)儀表的量程范圍，允

19、許使用溫度、傳感器的類型、尺寸、內(nèi)阻等根據(jù)儀表的量程范圍，允許使用溫度、傳感器的類型、尺寸、內(nèi)阻等有關(guān)參數(shù)進(jìn)行選擇有關(guān)參數(shù)進(jìn)行選擇 熱流傳感器的選擇熱流傳感器的選擇三、熱阻式熱流計(jì)的使用誤差分析三、熱阻式熱流計(jì)的使用誤差分析熱阻式熱流計(jì)的誤差與熱阻式熱流計(jì)的誤差與熱流傳感器熱阻熱流傳感器熱阻、熱、熱流傳感器的響應(yīng)時(shí)間流傳感器的響應(yīng)時(shí)間和和使使用環(huán)境用環(huán)境有關(guān)。有關(guān)。熱流傳感器的熱阻的影響熱流傳感器的熱阻的影響 熱阻式熱流傳感器無論熱阻式熱流傳感器無論是采用粘貼式還是采用是采用粘貼式還是采用埋入式安裝方式，均會(huì)埋入式安裝方式，均會(huì)破壞原有熱阻層的傳熱破壞原有熱阻層的傳熱狀態(tài)，都將改變?cè)袩釥顟B(tài)，

20、都將改變?cè)袩嶙鑼拥臒嶙柚?。其主要阻層的熱阻值。其主要原因是熱流傳感器材料原因是熱流傳感器材料的?dǎo)熱系數(shù)與被測(cè)熱阻的導(dǎo)熱系數(shù)與被測(cè)熱阻層材料的層材料的導(dǎo)熱系數(shù)不一導(dǎo)熱系數(shù)不一致致及被測(cè)及被測(cè)熱阻層厚度的熱阻層厚度的有所改變有所改變。 由于熱流傳感器本身是一塊具有有限大面積和一定厚度的物體，它引起由于熱流傳感器本身是一塊具有有限大面積和一定厚度的物體，它引起的傳熱變化是一個(gè)很復(fù)雜的三維傳熱問題。但為了使問題簡化，不難理的傳熱變化是一個(gè)很復(fù)雜的三維傳熱問題。但為了使問題簡化，不難理解當(dāng)被測(cè)熱阻層導(dǎo)熱系數(shù)與熱流傳感器材料導(dǎo)熱系數(shù)相差不大時(shí)，或者解當(dāng)被測(cè)熱阻層導(dǎo)熱系數(shù)與熱流傳感器材料導(dǎo)熱系數(shù)相差不大時(shí)

21、，或者熱流傳感器的厚度相對(duì)被測(cè)熱阻層厚度很小時(shí)，用一維傳熱的計(jì)算方法熱流傳感器的厚度相對(duì)被測(cè)熱阻層厚度很小時(shí)，用一維傳熱的計(jì)算方法來估計(jì)測(cè)量誤差，還是相當(dāng)準(zhǔn)確的。來估計(jì)測(cè)量誤差，還是相當(dāng)準(zhǔn)確的。未安裝熱流傳感器時(shí)，通過熱阻層的熱流密度為未安裝熱流傳感器時(shí)，通過熱阻層的熱流密度為21212/11ttqW m式中式中 t1、t2熱阻層兩側(cè)的溫度；熱阻層兩側(cè)的溫度； 熱阻層兩側(cè)的對(duì)流換熱系數(shù)；熱阻層兩側(cè)的對(duì)流換熱系數(shù)； 熱阻層的導(dǎo)熱系數(shù)；熱阻層的導(dǎo)熱系數(shù)； 熱阻層的厚度熱阻層的厚度12, 21212/11ttqW mR 在安裝熱流傳感器時(shí)，不管采用在安裝熱流傳感器時(shí)，不管采用埋入式還是采用粘貼式，總

22、要使埋入式還是采用粘貼式，總要使用一些黏結(jié)劑等材料，在熱流傳用一些黏結(jié)劑等材料，在熱流傳感器與被測(cè)熱阻層之間產(chǎn)生一定感器與被測(cè)熱阻層之間產(chǎn)生一定的接觸熱阻。這樣熱流傳感器本的接觸熱阻。這樣熱流傳感器本身以及所產(chǎn)生的接觸熱阻，都會(huì)身以及所產(chǎn)生的接觸熱阻，都會(huì)影響熱阻層原有的傳熱情況。影響熱阻層原有的傳熱情況。 21212/11ttqW mR 粘貼式：粘貼式：埋入式：埋入式：如果知道各參數(shù)的具體值，就可以計(jì)算粘貼式或埋入式安裝熱流傳感如果知道各參數(shù)的具體值，就可以計(jì)算粘貼式或埋入式安裝熱流傳感器后的熱流密度，以及相對(duì)誤差。器后的熱流密度，以及相對(duì)誤差。12121111qqqR 12121111qq

23、qR 被測(cè)熱阻層導(dǎo)熱系數(shù)越小、越厚，安裝熱流傳感器時(shí)熱阻引起的被測(cè)熱阻層導(dǎo)熱系數(shù)越小、越厚，安裝熱流傳感器時(shí)熱阻引起的誤差越小；在其他測(cè)量條件完全相同情況下，埋入式比粘貼式安誤差越?。辉谄渌麥y(cè)量條件完全相同情況下，埋入式比粘貼式安裝熱流傳感器引起的誤差小一些。裝熱流傳感器引起的誤差小一些。 熱流傳感器的響應(yīng)時(shí)間熱流傳感器的響應(yīng)時(shí)間 當(dāng)熱流計(jì)用來監(jiān)視熱工設(shè)備運(yùn)行時(shí)，熱流傳感器處于長期工作當(dāng)熱流計(jì)用來監(jiān)視熱工設(shè)備運(yùn)行時(shí)，熱流傳感器處于長期工作狀態(tài)，采用埋入式安裝，測(cè)量過程可以看成是個(gè)穩(wěn)定過程。對(duì)狀態(tài)，采用埋入式安裝，測(cè)量過程可以看成是個(gè)穩(wěn)定過程。對(duì)于粘貼式安裝的熱流傳感器來說，是在測(cè)量熱流密度時(shí)在

24、被測(cè)于粘貼式安裝的熱流傳感器來說，是在測(cè)量熱流密度時(shí)在被測(cè)表面上突然加了一層熱阻，這樣就破壞了原來壁面的傳熱情況，表面上突然加了一層熱阻，這樣就破壞了原來壁面的傳熱情況，傳感器和被測(cè)熱阻層都要經(jīng)過一個(gè)熱量傳遞的過渡過程后才能傳感器和被測(cè)熱阻層都要經(jīng)過一個(gè)熱量傳遞的過渡過程后才能達(dá)到穩(wěn)定。所以達(dá)到穩(wěn)定。所以采用粘貼式安裝的熱流傳感器測(cè)量熱流密度時(shí)，采用粘貼式安裝的熱流傳感器測(cè)量熱流密度時(shí)，必須在熱量傳遞的過渡過程結(jié)束后才能讀數(shù)必須在熱量傳遞的過渡過程結(jié)束后才能讀數(shù)。或者說，在測(cè)量?；蛘哒f，在測(cè)量條件不變的情況下，儀表指示值穩(wěn)定時(shí)讀數(shù)。否則，會(huì)造成讀條件不變的情況下，儀表指示值穩(wěn)定時(shí)讀數(shù)。否則，會(huì)

25、造成讀數(shù)誤差，動(dòng)態(tài)值誤認(rèn)為是穩(wěn)態(tài)值。特別是某些需要較長時(shí)間才數(shù)誤差，動(dòng)態(tài)值誤認(rèn)為是穩(wěn)態(tài)值。特別是某些需要較長時(shí)間才能穩(wěn)定的情況，判斷是否達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)是十分必要的。能穩(wěn)定的情況，判斷是否達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)是十分必要的。對(duì)流和輻射引起的誤差對(duì)流和輻射引起的誤差 對(duì)流換熱系數(shù)的變化也會(huì)引起一定的誤差。但由于對(duì)流換熱熱阻遠(yuǎn)小對(duì)流換熱系數(shù)的變化也會(huì)引起一定的誤差。但由于對(duì)流換熱熱阻遠(yuǎn)小于保溫層熱阻，因此對(duì)于測(cè)量引起的誤差很小。于保溫層熱阻，因此對(duì)于測(cè)量引起的誤差很小。 輻射對(duì)測(cè)量過程的影響是由于熱流傳感器與被測(cè)表面的輻射系數(shù)的差輻射對(duì)測(cè)量過程的影響是由于熱流傳感器與被測(cè)表面的輻射系數(shù)的差別及外界輻射變化兩方面

26、所造成的。別及外界輻射變化兩方面所造成的。 【例】【例】 某冷水保濕管道，管壁溫度為某冷水保濕管道，管壁溫度為10，保溫層處空氣溫度為，保溫層處空氣溫度為30，原，原保溫層表面黑度為保溫層表面黑度為0.1，空氣對(duì)流換熱系數(shù)為，空氣對(duì)流換熱系數(shù)為10W/(m2K)，熱流傳感器表面，熱流傳感器表面的黑度為的黑度為0.9，計(jì)算使用熱流計(jì)時(shí)，由于輻射系數(shù)差別所造成的誤差。，計(jì)算使用熱流計(jì)時(shí)，由于輻射系數(shù)差別所造成的誤差。【解】【解】 未貼熱流傳感器時(shí)散出的熱流密度為未貼熱流傳感器時(shí)散出的熱流密度為44110128442()10 (1030)0.1 5.7 10 (283303 )211.5/qtTTW

27、 m 貼熱流傳感器時(shí)散出的熱流密度為貼熱流傳感器時(shí)散出的熱流密度為44220128442()10 (1030)0.9 5.7 10 (283303 )304.4/qtTTW m 12211304.41143.9%211.5qqqqq 相對(duì)誤差相對(duì)誤差圓盤式輻射熱流計(jì)圓盤式輻射熱流計(jì)用于測(cè)量純輻射熱量用于測(cè)量純輻射熱量熱輻射強(qiáng)度照射在康銅制成的圓盤上，圓熱輻射強(qiáng)度照射在康銅制成的圓盤上，圓盤緊密安裝在紫銅塊上，紫銅塊用水冷卻盤緊密安裝在紫銅塊上，紫銅塊用水冷卻以保持固定溫度。圓盤接收輻射熱后溫度以保持固定溫度。圓盤接收輻射熱后溫度上升，向紫銅塊傳熱。忽略圓盤的軸向熱上升，向紫銅塊傳熱。忽略圓盤的

28、軸向熱損失，圓盤接收到的輻射熱全部以導(dǎo)熱方損失，圓盤接收到的輻射熱全部以導(dǎo)熱方式從側(cè)面?zhèn)鹘o紫銅塊。處于穩(wěn)態(tài)時(shí)，有式從側(cè)面?zhèn)鹘o紫銅塊。處于穩(wěn)態(tài)時(shí)，有drdTrrq22r:圓盤半徑方向變量圓盤半徑方向變量邊界條件：邊界條件：RTTRrTTr,00)(4/02RTTRq第二節(jié)第二節(jié) 熱量的測(cè)量熱量的測(cè)量一、熱水熱量測(cè)量原理一、熱水熱量測(cè)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)系為們之間的關(guān)系為12()vQq hh dQ流體吸收或放出的熱量，流體吸收或放出的熱量，W；qv通過流體的體積流量，；通過流體的體積流量，； 流體的

29、密度，；流體的密度，；h1,h2流進(jìn)、流出流體的焓，流進(jìn)、流出流體的焓，J/kg。由熱力學(xué)知識(shí)可知，熱水的焓值為溫度的函數(shù)，因此由熱力學(xué)知識(shí)可知，熱水的焓值為溫度的函數(shù)，因此只要測(cè)只要測(cè)得供回水溫度和熱水流量，即可得到熱水吸收（放出）的熱得供回水溫度和熱水流量，即可得到熱水吸收（放出）的熱量。量。熱水熱量計(jì)量儀表，就是基于這個(gè)原理測(cè)量熱水熱量的。熱水熱量計(jì)量儀表，就是基于這個(gè)原理測(cè)量熱水熱量的。二、熱水熱量測(cè)量儀表的構(gòu)造二、熱水熱量測(cè)量儀表的構(gòu)造熱量表由流量傳感器、溫度傳感器和計(jì)算器組成熱量表由流量傳感器、溫度傳感器和計(jì)算器組成。流量傳感器流量傳感器，主要有兩種：一種為超聲波流量傳感器，一種，

30、主要有兩種：一種為超聲波流量傳感器，一種為遠(yuǎn)傳機(jī)械熱水表。為遠(yuǎn)傳機(jī)械熱水表。溫度傳感器溫度傳感器一般為鉑電阻或熱敏電阻，為減少導(dǎo)線電阻對(duì)測(cè)一般為鉑電阻或熱敏電阻，為減少導(dǎo)線電阻對(duì)測(cè)量精度的影響，多采用量精度的影響，多采用Pt1000或或Pt500的鉑電阻。的鉑電阻。早期的早期的計(jì)算器計(jì)算器體積較大，計(jì)算精度不是很高。自體積較大，計(jì)算精度不是很高。自20世紀(jì)世紀(jì)80年年代以后，計(jì)算器開始采用微處理器芯片，使儀表體積變小、代以后，計(jì)算器開始采用微處理器芯片，使儀表體積變小、計(jì)算精度提高。計(jì)算精度提高。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(duì)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(duì)耦合磁鐵，當(dāng)熱水流過熱水表時(shí)，葉輪上的耦