北京石油化工学院热能与动力工程专业实验指导书(第一版)

1实验一 温度测量

温度测量是热能与动力工程测试技术的基本实验之一。本实验目的是用热电偶测

温仪和红外线测温仪分别测量高温、中温、低温物体的温度。分析其测量结果的异同。

并了解热电偶测温和红外线测温原理异同。

【实验目的和要求】

1、熟悉表面温度计、HI98701热电偶测温仪（打印式）、雷泰红外线测温仪LRL3、

时代红外线测温仪的使用方法，以及热电偶测温和红外线测温原理异同。

2、使用表面温度计、HI98701热电偶测温仪的四种探头、雷泰红外线测温仪LRL3、

时代红外线测温仪测量人体表面温度、过热蒸汽温度、锅炉炉膛温度、分析测量结果

的异同。

【实验原理及装置】

1、实验原理

热电偶测温工作原理：参照《热能与动力工程测试技术》课本热电偶测温一节。

红外测温原理：

红外测温仪与人眼很接近，红外测温仪中有一组透镜，该透镜将物体发射出的红

外辐射汇聚到探测器上，探测器被汇聚光线照射便产生信号，该信号被传到后面电路；

而人眼是将光线汇聚到视网膜上，视网膜受到阳光的刺激向大脑发出信号。后面电路

在对其进行处理并计算出物体的温度。

物体所发出的红外辐射能量的强度与其温度呈正比例，物体温度越高，所发出的

辐射能量越强。

一般用黑体来标定非接触式温度测量仪器。黑体是极好辐射源，它可发射或接收

所有的辐射能量而无反射或透射，黑体的辐射率为1.00。下图为黑体的辐射能量随温

度及波长的变化曲线。

许多物体的发射率小于1，但在红外波段中的所有波长处的发射率值是非常一致

的，此类物体称为灰体。测量时应调节发射率值使之与所测物体的发射率相一致，这

样测得的温度为真实温度。附录3列出了常见物体（金属和非金属）的发射率值。

便携式红外测温仪无需接触物体即可测量物体表面温度。它接受所测目标辐射的

红外波段能量，然后计算其表面温度。也可计算出测量过程中的平均温度、最高温度、

和差值，并将其在显示板上显示出来，单位为摄氏度或华氏度。其数字／模拟输出可

用于数据记录、调节其他仪器设备或工艺控制器，也可实现温度测量值和发射值的远

程显示。

2、实验装置

（1）表面温度计

2

（2）HI98701热电偶测温仪（打印式）

1、功率采集插座 2、温度探针连接器 3、液晶显示器 4、卷纸键 将纸卷上

5、ON/OFF 键，打开或关闭仪器 6、ALT键，转换功能键

7、CH/TIME键选择输入通路，显示日期和时间，能够使背景闪亮 8、LOG存储打印数据

9、LOG INFO键移动或显示存储信息（按ALT） 10、CFM键，向右移动，同时按住CFM和ALT确认值

11、FNC键，向上移动，同时按住FNC和ALT选择确认值

3（3）雷泰红外线测温仪LRL3（操作方法见附录2） （4）时代红外线测温仪

【实验步骤和数据处理】

1、用表面温度计、HI98701热电偶测温仪四种探头、雷泰红外线测温仪LRL3、时

代红外线测温仪分别测量手内表面的温度，测量三次取平均值。

2、用表面温度计、HI98701热电偶测温仪四种探头、雷泰红外线测温仪LRL3、时

代红外线测温仪分别测量过热蒸汽的温度，测量三次取平均值。 43、用HI98701热电偶测温仪四种探头、雷泰红外线测温仪LRL3、时代红外线测

温仪分别测量锅炉炉膛温度，测量三次取平均值。 HI98701热电偶测温仪 温度计

测量值 表面温

度计

1

2

3

4 雷泰红

外线测

温仪

LRL3 时代

红外

线测

温仪

皮肤表面温度

1

2

3

平均值

过热蒸汽温度

1

2

3

平均值

锅炉炉膛温度

1

2

3

平均值

4、分析测量结果：

热电偶温度计和红外测温仪的优缺点。

热电偶温度计更适用于测高温物体还是低温物体？

热电偶温度计和红外测温仪的测量精度哪一个更高一点？ 5实验二 湿度测量

湿度测量是热能与动力工程测试技术的基本实验之一。本实验的目的是用便携式

温湿度计分别测量不同环境下的空气相对湿度和温度。分析其测量结果的异同。并了

解温湿度计的工作原理及其构造。

【实验目的和要求】

1、加深理解相对湿度和空气含湿量的概念及相对湿度的测量原理；

2、了解HI8564便携式温湿度计的工作原理及其构造；

3、熟练掌握HI8564便携式温湿度计的使用方法。

4、掌握等精度测试数据误差估计的计算方法。

【实验原理及装置】

HI8564便携式温湿度计采用电容式感应器获得被测环境的相对湿度信号，同时

又以热电偶测得环境的温度并转换为电信号，经放大和模数转换为数字信号，以相对

湿度的百分数显示出来。

HI8564便携式温湿度计的使用方法见附录4。

【实验步骤和数据处理】

1、用HI8564便携式温湿度计测量室内空气的相对湿度和温度，作10次等精度测量；

2、用超声波增湿器（置于最大雾量）对室内空气加湿30分钟，再重复步骤（1）的

测量。

3、用等精度测试数据误差估计方法分别对上述两次测量的数据进行处理，求得各自

的相对湿度和温度的平均值，并给出相应的误差估计范围。 序号

组号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 平均值 误差

RH

％

1 T

oc

RH

%

2 T

oc 6实验三 流量测量

流量测量是热能与动力工程测试技术的重要实验之一，流量是一个非常重要的参

数，它在《流体力学》及《传热学》中都是应用较广的参数。本实验室利用超声波流

量计测量校锅炉房的蒸汽锅炉省煤器的冷热水流量，用热电偶温度计测量出冷水、热

水、烟气进、出省煤器温度，并计算《传热学》中省煤器顺流平均温差。

【实验目的和要求】

1、超声波流量计基本原理和使用方法。

2、熟悉AD-3253B超声波测厚仪基本原理和使用方法。

3、复习热电偶测温仪的操作方法。

4、掌握由基本数据计算烟气流量、顺流平均温差的方法。

5、分析实验产生误差的原因及产生误差的可能途径，并提出改进省煤器提高换热

效率的具体措施。

【实验装置及原理】

超声波流量计（使用方法见附录5）、AD-3253B超声波测厚仪（使用方法见附录

6）和HI98701热电偶测温仪。

超声波流量计的工作原理是依据超声波在液体中传播速度和流速有关的工作原

理制成的。AD-3253B超声波测厚仪是依据超声波在被测物体中穿过的时间和被测物

体的厚度成正比的原理制成的。

【实验步骤和数据处理】

1、测量进水管的外管径D；

2、用超声波测厚仪测进水管的管壁厚度δ；

3、用超声流量计测量进水管的流量G1；

4、用热电偶测温仪测量冷水温度t1、热水温度t1”、烟气进口温度t2、烟气出口温

度t2”。

冷水温度

t1,

（℃） 热水温度

t1”

（℃） 水流量G1 （kg/m3）烟气进口

温度t2,

（℃） 烟气出口

温度 t2”

（℃） 平均温差

1

2

3

平均值 7实验四 烟气成分分析

烟气成分分析是热能与动力工程测试技术的基本实验之一，实验中涉及温度、压

力等基本量的测量，测量中涉及到热电偶以及皮托管的应用。计算中用到混合气体以

及燃烧效率方面的基本知识。本实验目的是增加烟气成分实验分析方面的感性认识，

同时用KM900烟气成分分析仪分析校锅炉房的六台供暖锅炉的烟气成分，进而分析

每台锅炉的燃烧状况，以及仪器测出的一个气样是否良好、锅炉运行是否清洁。促进

理论联系实际，以利于培养同学分析问提和解决问题能力。

【实验目的和要求】

1、了解KM900手持式烟气分析仪的基本原理和使用方法。

2、熟悉本实验中的测温、测压的方法。

3、掌握由基本数据计算出净效率、总效率、过剩空气系数、CO2％、以及未燃烧

燃料损失的的方法。

4、用手持式烟气分析仪分析校锅炉房的六台供暖锅炉的烟气成分，进而分析其燃

烧状态。

5、分析本实验产生误差的原因及产生误差的可能途径。并提出改进锅炉燃烧的具

体措施。

【实验装置及原理】

实验装置为KM900手持式烟气分析仪，其工作原理依据输入的燃料的初始数据，

通过分析通入的烟气成分来分析燃料的燃烧状况，以及烟气中有毒气体的成分。 1、仪器的外观和控制面板

2、仪器背部

8 3、标准探针

4、仪器的连接

9【实验步骤和数据处理】

1、燃料参数的计算

向校锅炉房师傅要来燃料种类以及燃料的化学成分，然后计算出K1n、K1g、K2、

K3、K4D等参数。计算方法见附录1。

2、仪器自动进行校准

正确连接探针机过滤器等部件后，在环境空气中按开/关键开机。此时屏幕显示：

原机显示 中文 Kane International Kane 国际有限公司

电话 +44(0)1707 375550 TEL +44(0)1707 375550

仪器将自动进行3分钟的自动校准。校准过程通过显示屏从180－0倒计时显示：

ZERO CAL 零点校准

TIME：180 时间：180

FRESH AIR PURGE！ 清洁空气清洗！

3、初始参数输入

自动校准结束（倒计时至零）时，仪器会发出“嘀嘀”的提示音，并显示当前燃

料种类，。屏幕提示：（可以通过菜单选择燃料种类）

NATURAL GAS 天然气

*PRESS－MENU－KEY* 按下－菜单－键

按 （菜单）进入，仪器显示出主页面。此时，O2值为20.9％，有害气体时值为0。主页

面可通过及键翻页查看。

屏幕显示

NET T X 净温度 X

O2 ％ 20.9 O2 ％ 20.9

CO ppm………….0 CO ppm………….0

EFF % (G) -- 燃烧效率（总） --

净温度＝烟道温度－环境温度

X表示可变数值

送风温度测量需专门的送风温度探针

CO2 ％ 0.0 CO2 ％ 0.0

FLUE C…………..X 烟道温度 C X

INLT C NOT FITTED 送风温度 C 未安装

AMBIENT C X 环境温度 X