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1、第8章：热量测量,授课课时：1主要内容：热量的测量意义及概述。热量的测量方法，热量测量仪表的分类结构特点及工作原理：热阻式热流计，热水热量测量仪表，蒸汽热量测量仪表。热量测量在建筑环境与设备专业的意义，各类热量测量仪表的测量原理，工程设计中热量测量仪表选择和应用。,重点和难点:重点：热量测量在建筑环境与设备专业的意义，各类热量测量仪表的测量原理，工程设计中热量测量仪表选择、应用和安装。难点：各类热量测量仪表的测量原理，工程设计中热量测量仪表选择、应用和安装。,主要章节,8.1热阻式热流计8.2热量及冷量的测量,概述,采用热阻式或辐射式热流计：测量单位时间内通过单位面积的热量（热流密度），然后求
2、得通过一定面积的热量；采用热量表：测量在一段时间内通过设备（用户）的流体输送的热量。,1.热阻式热流传感器的工作原理当壁体上有传热存在时，紧贴在壁面上的薄板传感器上形成一维导热，传感器两侧表面上产生温度梯度，通过将这一温度梯度转换为电信号，并根据传感器的导热特性，利用傅立叶定律可计算出通过传感器的导热量。当传感器很相对与传热壁体很薄时，通过传感器的导热量可以认为等于被测表面的热量。,测头系数（C）：当传感器有单位热电势输出时，垂直通过它的热流密度,8.1热阻式热流计,按热阻值：高热阻型：精度高，附加热阻和时间延迟大，适用厚壁稳态热流测量；低热阻型：反应灵敏，测温误差相对误差大，适合于动态热流测
3、量。按测温方式：热电偶（热电堆）和热电阻（或热敏电阻）。按力学性能：硬平板式和可挠式。,2.热阻式流传传感器类型：,图8.1.1 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,图8.1.2 热电堆片示意图1-芯板 2-热电偶接点 3-热电极材料A 4-热电极材料B,1-热阻层；2-薄膜热电阻；3、4-热电极连线 热电阻热流传感器,1-热阻层；2-薄膜热电阻热电阻热流传感器,硬平板式 可挠式,1-埋入式；2-表面粘贴式；3-空间辐射式,3.热阻式流传热流传感器的校准1）平板直接法,在热板和冷板之间建立起一个垂直于冷、热板面（也垂直于热流计）的稳定
4、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,应保证冷、热板之间温差大于10；传热稳定后，每30 min连续4次测量热流计和热电偶输出电势及热流密度；4次测量结果的偏差小于1%，且不是单方向变化时，一次标定结束；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
5、次平均 值作为该温度下热流传感器标定系数。,2）平板比较法,原理及构成,标定装置包括热板、冷板和测量系统。除了使中心计量热板A和保护热板B的温度相等，而且还要使A底部的温度和背保护板下的温度相等，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。,标定过程：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8.1.4 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。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
6、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，热板和冷板温度可控。利用标准热流传感器测定的系数C1、C2和输出电势E1、E2，就可以求出热流密度q，从而可确定被标定的热流传感器的系数CB。,标定过程：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,3.热阻式热流计的安装热流传感器的安装方法：埋入式、表面粘贴式和空间辐射式。,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,图8.1.7 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 2-被测物体表面 3-可挠型热流
7、传感器 4-保温层 5-管道,8.2热量及冷量的测量,1.热水热量测量原理热水吸收或放出的热量，与热水流量和供回水焓差有关，它们之间的关系式可用式 2.热量表的工作原理,W,干式热水表的叶轮和表头之间有一层隔离板，将热水和外界分隔开。叶轮上下有一对耦合磁铁，当热水流过热水表时，叶轮上的耦合磁铁A随水表的叶轮一起转动。通过磁耦合作用，带动耦合磁铁B同步转动。耦合磁铁B的转动带动了齿轮组的转动。在齿轮组上带有10L或1L指针的齿轮上装有一小块磁铁C。该磁铁通过齿轮组的转动与耦合磁铁B一起转动。在磁铁C的上下部安装一个干簧管。当磁铁C通过时，干簧管吸合；当磁铁C离开时，干簧管打开。这样输出一个脉冲信
8、号，就代表10L（1L）热水流量。输出的脉冲信号送至计算器，测得的给回水温度信号也送至计算器。计算器按照式（8-17）进行热量计算，并将计算结果进行存储和显示。,2.热量表的构造,叶轮一对耦合磁铁隔离板齿轮磁铁干簧管流量表输出脉冲信号线路,供、回温度计计算器存储器显示器,图8.2.1 热量表工作原理1-叶轮 2-耦合磁铁A 3-隔离板 4-耦合磁铁B 5-磁铁C 6-干簧管,3.热量表的标定及应用 热 量表的安装要分别满足流量和温度传感器的安装要求，积分仪要安装在通风良好，便于观察的位置。热量测量仪表的周期维护时间一般为56年，即在使用56年后，需将仪表拆下来进行标定。如果需要，还可进行适当的维护以保证仪表的精度。,思考题,1、绘图表示热水热量指示积算仪的组成，并简述其工作原理。,课后小结：,通过本章学习同学们掌握热量的测量方法，热量测量仪表的分类、结构特点及工作原理，热阻式热流计，热水热量测量仪表，蒸汽热量测量仪表的工作原理，选用方法。,
