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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
2、单位面积的热量（热流密 度），然后求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 l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
3、 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.
4、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8.1.3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 l 应保证冷、热板之间温差大于10； l 传热稳定后，每30 min连续4次测量
5、热流计和热电偶输出 电势及热流密度； l 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； l 在相同温度下，两块热流传感器的位置应互换后再次标 定，取两次平均 l 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
6、 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
7、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
8、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 l 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。
