第八章 热量测量-2014

热流计构造：平板型、圆弧型
以平板型为例： 选一块，厚度为1mm的环氧树脂玻 璃纤维板，将中间挖空尺寸为 100*100mm ， 挖 下 的 这 块 剪 成 10*100mm的小条，作为热电堆基板， 在这些热电堆基板上绕制热电堆， 再用环氧树脂封于边框内，将热电 堆串联起来，将两端头焊在接线片 上，在平板的两个端面上贴上涤纶 薄膜作为保护层。
类型： 根据外观结构：一体式和组合式 根据流量计类型：机械式、超声波式和电磁式
三.热水热量表的应用
热量表的安装要满足流量和温度传感器的安装要求，计 算器（积分仪）要安在通风良好、便于观察的位置。它 的周期维护时间为5～6年。 热水热量表的标定可分别将流量传感器、温度传感器和 积分仪分别标定，也可整体标定。
（2）热流传感器的响应时间 埋入式测量过程是个稳定过程，而粘贴式测量要经过一 个热量传递的过程才能稳定，有一定的响应时间，需稳 定后才能读数。 （3）对流和辐射引起的误差 根据公式可知对流换热系数的变化会引起一定的误差。 但对流换热热阻远小于保温层热阻，因而误差很小。 辐射的影响：是由热流传感器与被测表面辐射系数的差 别外界辐射变化所造成的。在测试外保温设备热流密度 时阳光的辐射也会引起误差。
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降低C提高灵敏度的措施
提高热阻
Hale Waihona Puke 提高热电偶系数C’。•实现的方法：串联热电偶。
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5.组成： 热流计由热流传感器和显示仪表组成。 热流传感器的组成： 热电堆：很多对热电偶串联 基板：层压板（常温下）；陶瓷板（高温下）； 保护层：涤纶薄膜 显示仪表：指针式、数字式
2．使用误差分析 （1）热流传感器的热阻的影响
a.破坏原有热阻层的传热状态，改变原有热阻层的热 阻值。(其主要原因是导热系数不一致及被测热阻层厚度的 有所改变。)

环境误差
测量环境中温度、湿度、气压等因素的变化对测量结果产生的影响 。
人为误差
由于观测者操作不当、读数不准确等人为因素造成的误差。
误差传递与合成
误差传递
在热量与温度的测量过程中，误差会沿着测量链条传递，导 致最终结果的偏差。
误差合成
多种误差来源共同作用，导致测量结果的总体偏差。需要根 据各项误差的特性进行合成分析。
温度差是热量传递的驱动力，温度差 越大，热量传递速率越快。
热量传递方向
热量总是自发地从温度高的物体传递 到温度低的物体，热量测量方法
直接测量法
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热流计法
使用热流计直接测量物体 表面的热流密度，从而得 到热量。
热电偶法
利用热电偶测量物体表面 的温度梯度，通过计算得 到热量。
热电阻法
使用热电阻测量物体表面 的温度变化，从而推算出 热量。
间接测量法
量热器法
通过测量物体在量热器中所引起的温度变化，推 算出物体吸收的热量。
热平衡法
在热平衡状态下，测量物体与周围环境的温度差 及热交换面积，从而计算出热量。
热力学计算法
基于热力学原理和已知的物理参数，通过计算得 到热量。
热量计测量原理及应用
减小误差方法
选用高精度测量仪器
采用更高精度的测量仪器，可以有效减小仪器误差对测量结果的影响 。
控制测量环境条件
在稳定的环境条件下进行测量，可以减小环境误差对测量结果的影响 。
提高观测者技能
对观测者进行专业培训，提高其操作技能和读数准确性，可以减小人 为误差对测量结果的影响。
采用多次测量取平均值的方法
多参数、综合性能提升
多参数测量技术
在同一传感器上集成多个测量参数，如温度、湿度、压力 等，实现多参数的同时测量，提高测量效率和准确性。

热流测头表面为等温面，安装时应尽量避开温度异 常点。有条件时，应尽量采用埋入式安装测头。 测头表面与被测物体表面应接触良好，为此，常用 胶液、石膏、黄油等粘贴测头，对于硅橡胶可挠式 测头可以使用双面胶纸，这样不但可以保持良好接 触，而且装拆方便。 热流测头的安装应尽量避免在外界条件剧烈变化的 情况下测量热流密度，不要在风天或太阳直射下测 量，不能避免时可采取适当的挡风、遮阳措施。 为正确评价保温层的散热状况，有条件时可采用多 点测量和累积量测量，取其平均值，这样取得的效 果更理想。 使用热流计测量时，一定要热稳定后再读数。
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3、热阻式热流计的使用
热流计的应用基本上可以分三种类型： 一种是直接测量热流密度； 一种是作为其它测量仪器的测量元件，如作为导 热系数测定仪、热量计、火灾检测器、辐射热流 计、太阳辐射计等仪器的检测元件； 另一种是作为监控仪器的检测元件，例如将热流 测头埋入燃烧设备的炉墙中监测炉衬的烧损情况 等。
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饱和蒸汽热量指示积算仪的组成 饱和蒸汽热量指示积算仪的原理框图如图所示。 适用于饱和蒸汽热量测量。安装在供汽管上的标准 孔板把蒸汽流量信号转换成差压信号，再经差压流 量变送器转换成0mA～10mA•DC信号，作为热量计 的输入信号。 安装在供汽管上的铂热电阻测量蒸汽温度，并输入 热量计，与流量信号一起参加热量运算，再由表头 数字显示蒸汽热量瞬时值、蒸汽流量、瞬时值。另 外，热量信号经积算电路转换后，由仪表指示蒸汽 热量累积量。
NRZ-01型饱和蒸汽热量指示积算仪应用框图
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3.3 热量测量
二、热流密度的测量
1、指针式热流显示仪表
指针式热流显示仪表是以指针式表头作为显示部件， 其结构比较简单，成本低，是应用较为广泛的一种热 流显示仪表。 图所示为WY-1型热流显示仪表。 它主要由直流放大器和指针式表头组成。 热流测头将热流密度信号转换成电势信号，经直流放 大器放大后驱动指示表头工作，表头直接指示被测热 流密度。

环境科学
热量计可用于测量环境中的热量流动，如太阳能的利用、地热的开 发等，为环境保护和可持续发展提供技术支持。
对未来研究的展望
提高测量精度
未来可以进一步改进热量计的测量技术，提高其测量精度和稳定性，以满足更高精度的热 量测量需求。
拓展应用领域
随着科技的不断发展，热量计的应用领域将进一步拓展，如在新能源、材料科学等领域的 应用探索。
实验结果分析
通过对实验数据的分析，我们得出了热量与温度、质量等参数之间 的关系，验证了热量守恒定律。
热量计在其他领域的应用
食品工业
热量计可用于数据。
医学领域
在医学研究中，热量计可用于测量人体摄入和消耗的热量，为评估 人体能量平衡和制定合理膳食计划提供依据。
观察数据变化
在测量过程中，密切关注测量数据的变化，包括温度、热量等参数的 变化情况。
记录数据
将测量过程中观察到的数据变化记录下来，包括初始数据、稳定数据 和结束数据等。确保数据的准确性和完整性。
数据处理与分析
在实验结束后，对记录的数据进行处理和分析，包括数据整理、计算 、图表绘制等。根据实验结果，得出相应的结论和解释。
热力学第一定律
热量可以从一个物体传递到另一 个物体，也可以与机械能或其他 能量互相转换，但是在转换过程 中，能量的总值保持不变。
热量计原理
利用热力学第一定律，通过测量 待测物质在绝热条件下温度变化 所吸收或放出的热量来推算物质 的热值。
热量单位与换算
热量单位
焦耳（J）是国际单位制中热量的单位，常用于表示食物所含能量和燃料燃烧放 出的能量等。
资源回收利用
对于可回收利用的废弃物，如废旧电池等，应积极进行回收利用，促 进资源循环利用。