1、测量学第八章热量测测量学第八章热量测量量2022-6-51第2篇：测量仪表热流计热流计第八章第八章热量计热量计2022-6-52q授课时间：2学时q主要内容l测量传导热流的热阻式热流计和热量计。q重点与难点l热阻式热流传感器的工作原理及校准，热量仪的测量原理第八章：热量测量2022-6-53q传热基本条件l温差q传热主要方式l导热、对流、辐射q热流密度定义l单位面积上传热的强弱q热流计形式l与传热方式对应基础知识2022-6-54q构成l热流传感器、显示仪表q广泛应用热流计2022-6-55q平板状为例l傅里叶定律l简化为一维稳态导热8.1.1 热阻式热流传感器工作原理qt1t2 xtq-xt
2、q-xtCE=CEtCECEq=CC=()()CECEtxtq=1=Eq高热阻型高热阻型低热阻型低热阻型q1E1E22022-6-56qWYP型板式8.1.1 热阻式热流传感器结构qWYR型可绕式1-1-骨架骨架2-2-热电堆片热电堆片3-3-引线柱引线柱1-1-芯板芯板2-2-热电偶接点热电偶接点3-3-热电极材料热电极材料A A4-4-热电极材料热电极材料B B2022-6-57q热流传感器系数ClC的物理意义lC的影响因素lC的校准方法u平板直接法平板直接法u平板比较法平板比较法校准的基础是建立稳定的具有确校准的基础是建立稳定的具有确定方向的一维热流定方向的一维热流8.1.1 热流传感器
3、的校准CC=q平板直接法l标准热流传感器l标准热流发生器双试件双试件单试件单试件2022-6-58q双试件法8.1.1 热流传感器的校准q单试件法t1t3t5t6t4t2qqA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M绝热缓冲块t1t3t5F背保护板FRIFQq22FRIFQq2J校准时保持冷、热板之间温差1040J每隔30min测量温度、电势、热流密度J4次测量结果的偏差1%2022-6-59q平板比较法8.1.1 热流传感器的校准q结构l热板l冷板l测量系统t2t1t5t4t3qqA热板B待标热流传感器C冷板D热流传感器E传感器保护圈M绝热缓冲块EECECEqC22211J平板直
4、接法：不确定度优于3%，重复性优于2%J平板比较法：不确定度优于5%，重复性优于2%J二者结果有异议，以直接法为准2022-6-510q平板直接法校准热流传感器，求热流传感器系数 解：例题8.1.1t1t3t5t6t4t2t1t2t3t4p=I2Rq=p/(2F)E1E2WW/m2mVmV62.65 62.7060.860.83.25410.53.0613.12511311ttq22422ttq423121ttttqq材料相同厚度相同21qqq2121/95.2071mWqqqq)/(94.672111mVmWEqC2022-6-5118.1.3 热流传感器的安装q安装方式l埋入式l表面粘贴式
5、l空间辐射式q被测物体表面放热l测点几何位置l圆管表面放热状况2022-6-5128.1.3 热流传感器的安装q平壁安装方法l埋入式l表面粘贴式l避开温度异常点l与表面紧密接触q管道安装方法l表面粘贴式l避开温度异常点l与表面紧密接触2022-6-5138.1.3 热阻式热流计的误差分析q误差因素l传感器热阻：温度场改变l响应时间：保证温度场达到稳定l使用环境：传感器辐射黑度远大于保温层黑度没有传感器时温度场埋入式温度场粘贴表面式温度场保温层 对流空气层保温层 对流空气层保温层 对流空气层2022-6-5148.1.3 热阻式热流计的误差分析q按一维传热处理l被测层导热系数与传感器导热系数相差
6、不大l热流传感器厚度相对于被测层厚度很小22121/11mWttq22121/11mWRttq22121/11mWRttqqqqqqq 212111111R212111111 R未安装粘贴式埋入式2022-6-5158.2 热量及冷量测量q热水测量测量原理rsmhhqQtChprsmttkqQpCk 2022-6-5168.2 热量及冷量测量q热水测量仪表的构造流量温度热量流量传感器温度传感器超声波流量传感器电磁流量传感器机械式热水表Pt1000Pt500qVTinTout2022-6-5178.2 热量及冷量测量q热水测量仪表的类型l整体式u计算器、流量传感器和温度传感器组成不可分开的整体计算器、流量传感器和温度传感器组成不可分开的整体u安装简单安装简单u管道密集或在管井中读数不便管道密集或在管井中读数不便l组合式u计算器、流量传感器和温度传感器相互独立计算器、流量传感器和温度传感器相互独立u安装工作了较之前者有所增加安装工作了较之前者有所增加u计算器设置灵活，读数方便计算器设置灵活，读数方便2022-6-5188.2 热量及冷量测量q热量表的标定及应用l按照分量校准l按照总量校准2022-6-519课后习题5、6
