第八章 热量测量
8-热量测量
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
21
4
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。
实验八煤的发热量的测定(精)
实验八煤的发热量的测定一、实验目的1 掌握“氧弹法”法测定煤的发热量的原理及方法。
2 掌握本法测定煤的发热量的条件。
二、实验原理取一定量的分析煤样在充满高压氧气的弹筒（浸没在装一定质量的水的容器——俗称内筒）内完全燃烧，生成的热被水吸收，水温升高，由水升高的温度，计算样品的发热量。
三、仪器及设备测定发热量的仪器称为“量热计”，其结构如图1所示。
量热计型号很多，根据水套温度的不同控制方式，可分成两种类型的量热计。
恒温式：以适当方式使外筒温度保持恒定不变，以便用较简便的计算公式来校正热交换的影响；绝热式：以适当方式使外筒温度在试验过程申始终与内筒保持一致，因而消除热交换。
量热计应安置在完全不受阳光直射的单独房间内，室温稳定在15~35℃之间。
试验时应尽量保持温度恒定，每次测定的室温变化不应超过1℃。
量热计主要部件如下：1 氧弹用优质不锈钢制成（其结构见图2）。
弹筒容积为250~300mL，经9.81×106Pa 水压试验证明无问题后方能使用。
氧弹针形阀不仅供充氧、抽气、排气用，同时又是点火电极一端，另一电极为弹体本身，两电极间采用聚四氟乙烯绝缘。
2 内筒用优质不锈钢板制成，结构如图3所示。
内筒的装水量为2000～3000mL ，应能浸没氧弹。
内筒内侧的半圆形竖筒为搅拌器室。
内筒置于外筒内，与外筒间距10mm ，底部有绝缘支柱支撑。
内筒外表面应光亮，避免与外筒间的辐射作用。
3 外筒由不锈钢板制成的夹层筒，外壁呈圆形。
夹层中充水并使水温保持恒定。
内表面也应光亮，避免辐射作用。
外筒有两个半圆形的胶木盖，盖上有孔，以插入温度计、搅拌器等。
设用自动恒温装置，控制水温在测试过程中稳定不变（±0.1℃）。
4 搅拌器搅拌内筒中的水，使样品燃烧生成的热尽快、均匀地分散。
搅拌器是螺旋浆式，用马达带动，转速一般为400~600转／分。
螺旋浆与马达之间用绝热材料连接，避免传热。
图1 恒温式量热计图2 氧弹结构1. 外筒；2. 内筒；3. 搅拌器；4. 马达； 1. 弹体；2. 弹盖；3. 进气管；4. 进气阀；5. 绝缘支柱；6. 氧弹；7. 量热温度计； 5. 排气管；6. 遮火罩；7. 电极柱；8. 外筒温度计；9. 盖子；10. 放大镜；11震荡器 8. 燃烧皿；9. 接线柱；10. 弹脚图3 内筒搅拌热不应超过125J 。
温度和热量的测量
温度和热量的测量温度和热量的测量是热学领域中的一项重要工作。
准确测量温度和热量对于许多领域的研究和应用都具有重要意义，如工业过程控制、环境监测、物质性质研究等。
本文将介绍温度和热量的测量原理、常用的测量方法以及在实际应用中的一些注意事项。
一、温度的测量温度是物体分子热运动的程度。
根据热学定律，热平衡状态下，物体的温度是其中分子热运动平均动能的度量。
温度的国际单位是开尔文（K）。
1. 接触型温度传感器接触型温度传感器是将其与待测物体接触，通过与物体热平衡达到相同的温度来测量的。
常见的接触型温度传感器有热电偶、热敏电阻和半导体温度传感器等。
（1）热电偶是利用两种不同材料的电动势差随温度的变化而改变的原理来测量温度的。
常用的热电偶有铂/铑热电偶和铜/镍热电偶等。
（2）热敏电阻是利用材料电阻随温度变化的特性来测量温度的。
常用的热敏电阻有铂热敏电阻和镍热敏电阻等。
（3）半导体温度传感器是利用半导体材料的电阻随温度变化的特性来测量温度的。
常用的半导体温度传感器有硅温度传感器和砷化镓温度传感器等。
2. 非接触型温度传感器非接触型温度传感器可以在不直接接触物体的情况下，通过测量物体发出的红外辐射来计算物体的温度。
常见的非接触型温度传感器有红外线温度计。
二、热量的测量热量是热能的传递过程中释放或吸收的能量。
热量的传递方式有传导、对流和辐射等。
热量的国际单位是焦耳（J）。
1. 直接测量直接测量热量需要通过热量计来实现。
热量计可以分为热容法热量计和传感器测量法热量计两种。
（1）热容法热量计是通过测量流体的温度变化和流量来计算热量的。
常见的热容法热量计有水流量计和热水柜热量计等。
（2）传感器测量法热量计是通过测量流体的温度变化和传感器输出的信号来计算热量的。
常见的传感器测量法热量计有热电偶热量计和热敏电阻热量计等。
2. 间接测量间接测量热量常用的方法是利用燃烧和热功率计算。
通过测量燃烧燃料产生的热量和燃料的燃烧效率来计算出热量的输出。
传热学_第八章
从表面1外部来观察，其能量收支差额应 等于有效辐射 J1 与投入辐射 G1之差，即
q J1 G1 1Eb1 1G1
从表面内部观察，该表面与外界的辐射 换热量应为：
q E1 1G1 1Eb1 1G1
上两式联立，消去G1，得到J与表面净辐
射换热量之间的关系:
J
E
1
q
Eb
(1
1)q
注意：式中的各个量均是对同一表面而 言的，而且以向外界的净放热量为正值。
1 A2
A1
cos1cos2dA1dA2 1
A2
r2
A2
A1
A2 Xd2,d1dA2
(8-4b)
有限大小表面间角系数的相对性的表达式： A1X1,2 A2X2,1
2、角系数的完整性 对于由几个表面组成的封闭系统，据能量
守衡原理，从任何一个表面发射出的辐射能必 全部落到封闭系统的个表面上。因此，任何一 个表面对封闭腔各表面的角系数之间存在下列 关系：
1
1
1
X 2,1
1
2
1
s A1 X1,2 (Eb1 Eb2 )
定义系统黑度(或称为系统发射率)
s
1
X
1, 2
1
1
1 1
X
2 ,1
1
2
1
三种特殊情形
(1) 表面1为凸面或平面，此时，X1,2＝1，于是
s
1
X
1,2
1
1
1
1
X 1, 2
A1 A2
1
2
1
s
1
1
1
A1 A2
X1,1 X1,2 X1,3 X1,n 1
物理热学实验教案测量物体的温度与热量
物理热学实验教案测量物体的温度与热量实验目的：测量物体的温度与热量实验器材：- 温度计- 热量计- 实验用水- 物体样本（如金属球）- 热水- 寒冰水实验步骤：1. 实验前准备：在实验室中准备好所需的实验器材，并确认它们的准确度和可靠性。
2. 校准仪器：首先，使用标准温度计对所使用的温度计进行校准，确保读数准确无误。
3. 测量温度：将温度计的感应头放置在待测物体表面，等待数秒钟以使温度计与物体达到热平衡，记录温度读数。
重复此步骤多次，取平均值，以提高测量结果的准确性。
4. 测量热量：将热量计放置在容器内，在容器中加入一定量的水，并记录水的初始温度。
然后将待测物体放入容器中，等待一段时间以使物体与水达到热平衡。
在此过程中，记录下水的最终温度变化。
根据热量计的示数，计算出物体释放或吸收的热量。
5. 温度梯度实验：可以选择将物体放入不同温度的水中，测量物体的温度变化。
通过绘制温度-时间曲线，分析物体的传热过程。
6. 更多可选实验：如测量不同物体的温度和热量，比较它们的导热性能；测量不同材料的比热容等。
实验数据处理与分析：1. 温度测量数据：根据测量所得的温度数据，绘制温度随时间的变化图表，以观察物体的温度变化规律。
2. 热量计算与分析：根据热量计的示数和测量水的温度变化，利用以下公式计算物体释放或吸收的热量：Q = mcΔT其中，Q表示释放或吸收的热量，m表示水的质量，c表示水的比热容，ΔT表示温度变化。
3. 温度梯度分析：根据温度-时间曲线，计算物体的传热速率和传热系数，并进一步讨论物体的导热性能。
实验结果与讨论：根据以上实验步骤和数据处理与分析，得出以下结果：1. 温度测量：通过温度计测量了物体在不同条件下的温度，并得出温度随时间的变化规律。
2. 热量测量：利用热量计和水的温度变化，计算出物体释放或吸收的热量，并探讨了不同物体的热量差异。
3. 温度梯度实验：通过温度-时间曲线的分析，得出物体的传热速率和传热系数，并探讨了不同材料的导热性能。
用热量计测量热量的实验
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。
热量与温度的测量方法
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
01
02
03
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。
化学反应热量的测定及其应用案例
化学反应热量的测定及其应用案例一、化学反应热量的测定1.概念：化学反应热量测定是指通过实验方法测定化学反应过程中放出或吸收的热量，用以判断反应是放热还是吸热。
2.单位：焦耳（J）或卡路里（cal）。
3.测定方法：（1）量热法：通过测定反应前后溶液的温度变化，计算反应热量。
（2）燃烧法：利用物质燃烧放出的热量，间接计算反应热量。
（3）热化学法：通过测定反应物和生成物标准状态下的焓变，计算反应热量。
二、放热反应和吸热反应1.放热反应：反应过程中放出热量，如燃烧、金属与酸反应等。
2.吸热反应：反应过程中吸收热量，如分解、复分解等。
三、化学反应热量在生活中的应用案例1.烧碱制冰：利用烧碱与水反应放热的特性，制作冰块。
2.火柴点燃：火柴头与火柴盒摩擦产生热量，使火柴头点燃。
3.温泉的形成：地壳内部岩浆与地下水反应放热，形成温泉。
4.煤炭取暖：煤炭燃烧放热，用于冬季取暖。
5.化学肥料的制作：化学反应热量用于制备复合肥料。
6.工业生产：许多工业生产过程中，如炼铁、炼油等，都涉及放热反应，可用于提供能量。
7.太阳能电池：利用光能转化为化学能，进而转化为热能，产生电能。
8.食品加工：如面包烘焙过程中，面粉与水、酵母发酵等反应放热，使面包蓬松。
9.制药：许多药物的制备过程中，涉及化学反应放热，如阿司匹林合成等。
10.火箭发射：燃料燃烧放热，提供火箭发射所需的推力。
化学反应热量的测定及其应用案例体现了化学反应与生活、生产的密切关系。
掌握化学反应热量的测定方法和放热、吸热反应的特点，有助于我们更好地理解化学反应原理，为生活、生产提供有力支持。
习题及方法：1.习题：已知氢气与氧气反应生成水的反应热量为-285.8 kJ/mol，求1g氢气完全燃烧放出的热量。
解题思路：首先根据氢气的摩尔质量（2g/mol）计算出1g氢气对应的摩尔数，然后根据反应热量计算出1mol氢气完全燃烧放出的热量，最后乘以1g氢气的摩尔数得到答案。
答案：1g氢气完全燃烧放出的热量为-285.8 kJ/mol ÷ 2mol × 1g/mol = -142.9 kJ。
温度和热量的测量
m表示物质的质量，单位 为千克（kg）
ΔT表示温度的变化，单位 为摄氏度（℃）
该关系式表示热量与物质 的比热容、质量和温度的 变化成正比。
温度和热量在生活中的应用
烹饪：掌握好火候和温度，使 食物熟透且口感佳
医疗：利用热疗和冷疗来缓解 疼痛和治疗疾病
空调和暖气：调节室内温度， 使人们感到舒适
工业生产：控制温度和热量， 提高生产效率和产品质量
提高热量测量准确性的措施：选择合适的测量方法、定期校准仪器、优化 测量环境等。
热量计的使用方法
添加标题 添加标题 添加标题 添加标题
准备热量计：选择合适 的热量计，如液体热量
计、固体热量计等。
放置样品：将样品放 等待热量变化：等待样 重复测量：为了获得
入热量计中，确保样 品与热量计的介质达到 准确的热量值，可以 品完全浸没在热量计 热平衡，记录最终温度。对样品进行多次测量，
的介质中。
并取平均值。
添加标题
预热热量计：在测量 前，将热量计预热至 所需温度，以消除温
度误差。
添加标题
记录初始温度：记录 样品放入热量计后的 初始温度，以便计算
热量变化。
添加标题
计算热量变化：根据 温度变化和热量计的 校准系数，计算样品 吸收或释放的热量。
温度和热量的关系
3
温度和热量的定义
温度：表示物体冷热程度的物理量，通常用摄氏度（℃）或开尔文（K）表示。
热量：表示物体吸收或放出能量的多少，通常用焦耳（J）表示。
温度和热量的关系：温度是热量传递的条件，热量的传递方向总是由高温物体向低温 物体进行。
温度和热量的测量：温度可以通过温度计测量，热量可以通过热量计测量。
温度和热量的关系式
热量与温度了解热量与温度的关系与测量
热量与温度了解热量与温度的关系与测量在物理学中，热量和温度是两个重要的概念，它们之间存在着紧密的关系。
本文将详细介绍热量和温度的定义、联系以及它们的测量方法。
一、热量的定义与特性热量是物体之间传递的热能，是由于温度差而引起的。
当两个物体的温度不同时，热量就会从温度较高的物体传递到温度较低的物体，直到两者温度达到平衡。
热量的单位是焦耳（J），其定义为：当1千克物质的温度升高1摄氏度时所吸收的热量。
热量是一种能量形式，可以使物体发生温度变化、物态变化或者发生化学反应。
二、温度的定义与特性温度是衡量物体冷热程度的物理量，代表物体内部分子或原子的平均动能。
温度越高，物体内部的分子或原子运动越剧烈。
温度的单位有摄氏度（℃）、华氏度（℉）和开氏度（K）。
其中，摄氏度是常用的温度单位，定义为水在常压下的冰点为0℃、沸点为100℃。
开氏度是热力学温度单位，与摄氏度之间的转换关系是K=℃+273.15。
温度是通过测量物体的热平衡与精密的温度计来确定的。
温度计的基本原理是利用物质在温度变化时的性质变化。
常见的温度计有水银温度计和电子温度计。
三、热量与温度的关系热量和温度是两个不同的物理量，但它们之间存在着密切的联系。
在物体之间传递热量的过程中，热量的多少与物体的温度差成正比。
当两个物体接触时，温度高的物体会将一部分热量传递给温度低的物体，直到两者达到热平衡。
这符合热力学第一定律，也被称为能量守恒定律。
热量的传递方式有三种：传导、对流和辐射。
在传导中，热量通过物质内部的颗粒间碰撞传递；在对流中，热量通过物质内部的流动传递；在辐射中，热量通过电磁波辐射传递。
四、热量与温度的测量方法测量热量和温度是物理学中非常重要的实验方法，常见的热量和温度测量方法有：1. 热量测量方法：（1）热容法：通过测量物体在温度变化时所吸收或释放的热量来确定物体的热容。
常用的热容计有水热容计和电热容计。
（2）热电偶法：利用热电偶原理，测量物体的温度差，从而计算出物体所吸收或释放的热量。
第八章 热量测量
3．热流计系数 ： 当热流计有单位热电 ． 热流计系数C： 势输出时，通过它的热流量。 势输出时，通过它的热流量。
λ C = δc '
降低C提高灵敏度的措施 降低 提高灵敏度的措施
c'
提高热电偶系数C’。 提高热电偶系数 。 •实现的方法：串联热电偶。 实现的方法：串联热电偶。 实现的方法
δ 提高热阻 λ
产品名称: 产品名称 便携式热流计 产品型号: 产品型号 HFM-201 测定项目: 热流和温度。 测定项目 热流和温度。 测定范围: 测定范围 热流: 0 - ± 9999W/m2或 热流 或 kcal/m2h。 。 温度: 型热电偶 型热电偶-99.9 温度 K型热电偶 999.9°C。 ° 。 T型热电偶 型热电偶-199.9 型热电偶 400°C °
二、系统的硬件设计
LCD液晶 显示单元 供回水温度 测量 室内温湿度 测量 流量检测 单元 硬件设计原理图 中央 控制 单元 流量控制
通讯端口
EEPROM 按键
1供水温度和回水温度的测量
选用DALLAS公司生产的DS18 20单线数字温度 选用DALLAS公司生产的DS18B20单线数字温度 DALLAS公司生产的DS18B 传感器，这种传感器具有微型化、低功耗、 传感器 ， 这种传感器具有微型化 、 低功耗 、 高性能、抗干扰能力强等优点， 高性能 、 抗干扰能力强等优点 ， 可直接将温 度信号转换成串行数字信号， 度信号转换成串行数字信号 ， 通过一根输入 口线与微处理器相连。 口线与微处理器相连。
型 号 单 位 BCLR-15 BCLR-20 BCLR-25 BCLR-32 BCLR-40 2.5 3.5 6.0 10 流 量 m/h 0.6/1.5 最大流量m/h 1.2/3.0 5.0 7 12 20 最大流量 1. 6 额定工作压力 Mpa / 电子积分仪 4-95 温度范围 ℃ 3-90 湿度范围 % 0.03 温度分辨率 ℃ 焓 值 随温度变化 工作环境条件 ℃ A级5-55 B级25-55 级 级 显 示 KWH 8位LCD液晶显示 位 液晶显示 内部锂电池可工作5年以上 年以上IP65（分体） 电 源 内部锂电池可工作 年以上 （分体） 保护等级 IP54（一体） （一体） 温度传感器电缆长度 1.5m / 3.0m 传感器类型 PT1000 0.1 配对精度 ℃ 2级/3级（参照热能表标准能量精度） 能量测量准确度等级 级 级 参照热能表标准能量精度）
第八章 热量测量
一般对流情况：R1,R4<<R2对流引起的测量误 差甚小 2. 辐射引起的误差 原因：1. 热流测头与被测表面的辐射系数的差 别保冷工程影响较突出。 2. 外界辐射变化。 E 1）未贴测头时： 1 0 (T14 T24 ) 贴测头时： E2 2 0 (T14 T24 ) 、2——被测表面与测点表面的黑度 一般： << 2 →E1<E2
可控硅
变压器
测试仪器
冷板水套
稳压电源
主发热器 恒温器 恒温控制器 保护发热器
可控硅
变压器
工作过程： 稳定电源 供电w可调 主加热器 T保护 T主热 时， 恒温控制器 改变可控硅导通角保护板 加热器加热量 T保护 T主热 T 0 可控硅导通 ， 角 不变加热量不变
1 32 位数字显示 -
压差变送器
开方器 流量系 数设定
瞬时温度指示 瞬时流量指示 瞬时热量指示
T W Q
混饱和蒸汽
热量运算电路
标准孔板
干度设定
积算电路
累计热量
Q
铂电阻温度计
220V
稳压电源
+5V -5V
+15V -15V
1）蒸汽流量 标准孔板 差压信号 变送器 0 ~ 10mADC 流量计输入 热量运算 铂热电阻 2）蒸汽温度 温度计输入 显示蒸汽流量、温度瞬时值 积算电路蒸汽热量累积量 3）干度修正——测量湿蒸汽流量 饱和蒸汽流量与湿蒸汽流量间关系
保温层 对流空气层
（ ）没有热流传感器 时的温度场情况
（ ）埋入热流传感器 后的温度场情况
（ ）粘贴在表面后 的温度场情况
未安装热测头：等温面与被测热阻层壁面平行，不发 生扭曲 安装热流测头：等温面扭曲改变原有热传递情况 传热复杂的三维传热
第八章热量测量 [兼容模式]
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第八章热量测量1普遍的自然现象 普遍的自然现象－－热传递 热传递建筑物 锅炉＼热力管道＼设备 炉 管 设备 运输工具＼车＼船＼飞机 冶金＼电力＼石油 衣服＼鞋帽 生命科学加强传热抑制传热23第一节 热流密度的测量一、热阻式热流传感器工作原理 当热流通过平板状的热 流传感器时，传感器热 阻层上产生温度梯度， 根据傅立叶定律可以得 到通过热流传感器的热 流密度为：4热流传感器的高度与宽度远大于 其厚度，则可认为是 维稳定导 其厚度，则可认为是一维稳定导 热 用热电偶测温差λ C= δC '热电偶系数当热流传感器有单位热电势输 热流传感器系数 出时,垂直通过它的热流密度. 5热流传感器有高热阻型和低热阻型之 分。
δ/λ值大的是高热阻型，δ/λ 值小的是低热阻型。
高热阻型热流传感器易于提高测量精 度及用于小热流量测量。
高热阻型热流传感器比低热阻型热 流传感器热惰性大，反应时间增加。
如果在传热工况波动较大的场合测定， 如果在传热工况波动较大的场合测定 就会造成较大的测量误差。
6种类: 种类 板式 外形: 平板型可挠式 圆弧型7一、热阻式热流传感器工作原 理（结构）8二、热阻式热流传感器的标定 热 式热 传 标定 方法每个热流传感器都必须分别标定 每个热流传感 都必 标定 为了测定热流传感器系数C值，必须建 为了测定热流传感器系数C值 必须建 立一个稳定的具有确定方向（单向或双 向）的一维热流，热流密度的大小可以 向）的 维热流 热流密度的大小可以 根据需要给出，其数值能够准确确定。
垂直于热流密度方向的平面为等温面， 垂直 热流密度方向的平 为等温 其温度应能根据需要改变。
常用的标定方法有平板直接法、平板比 较法和单向平板法。
较法和单向平板法9二、热阻式热流传感器的标定 方法（１平板直接法）10二、热阻式热流传感器的标定 方法（２平板比较法）11三、热流传感器的安装及使用误差１、三种安装方式12２、四个安装注意 ２ 四个安装注意 ＊选择测点能反映壁面或管道截面平 均热流的位置； ４５度 ＊热流传感器表面为等温面，安装时 应尽量避开温度异常点； 应尽量避开温度异常点 ＊传感器表面应与壁面紧密接触，不 ＊传感器表面应与壁面紧密接触 不 得有空隙并尽可能与所测壁面平齐； ＊有条件时，尽量采用埋入式安装．13３、热流传感器使用误差分析 ３ 热流传感器使用误差分析 热阻的影响 响应时间的影响 对流和辐射引起的误差14（１）热阻的影响－－平壁面 （１）15热流密度 未安装热流传感器时 粘贴式安装后 埋入式安装后△＝（q－q’）/q △ （ ’）/16相对误差 粘贴式安装后埋入式安装后被测热阻层导热系数越小、越厚，热流传 感器产生的热阻引起的误差越小；在其他 感器产生的热阻引起的误差越小 在其他 测量条件完全相同情况下，埋入式比粘贴 式安装热流传感器引起的误差小一些。
第八章煤的发热量测定.
第八章 煤的发热量测定
第五节 煤发热量测定结果的校正和计算
一、量热系统吸热与仪器热容量的标定(E) 因此，必须消除氧弹、内筒、温度计 和搅拌器吸热产生的负面影响。 这样就要求了解量热系统在测量过程 中吸收了多少热量。首先求出量热系统每 升高1℃吸收的热值，也就系统热容量标 定。
第八章 煤的发热量测定
第八章 煤的发热量测定
第一节 发热量单位及煤发热量的定义
一、热量的单位 国内外，过去和现在使用的热量单位有 三种： 1.卡（Cal） 2.焦耳（符号J） 3. Btu
第八章 煤的发热量测定
第一节 发热量单位及煤发热量的定义
一、热量的单位 1.卡（Cal） 卡，是热量的专用单位。泛义地说， 1卡就是使1g纯水的温度升高1℃所需要 的热量。 但是，由于水的比热不是常数，随 着起始温度的不同而稍有差异。因此，起 始温度不同的1g纯水，温度升高1℃，所 吸收的热量虽然都是1卡，但1卡中所包含 的实际能量并不相等。
(1) (2)
计算法
作图法
第八章 煤的发热量测定
第五节 煤发热量测定结果的校正和计算
三、量热温度计的校正 1、温度计刻度的校正 (1) 计算法
表中数据表示： 若温度计的水银柱高度在刻度线“1”时，应加刻度修正 值“0.003”，即校正后实际温度为1+0.003=1.003； 水银柱高度位于刻度线4时，修正后的实际温度为： 4+(-0.001)=3.999。
第八章 煤的发热量测定
第五节 煤发热量测定结果的校正和计算
六、发热量计算公式
第八章 煤的发热量测定
第六节 煤发热量的类别
一、煤在氧弹试验条件下燃烧与在工业燃烧设备 中燃烧，所产生的热值有什么差别？ 1.煤在氧弹试验条件下燃烧 (1) 煤中水的转化 煤中的N、S的转化
第8章 热量测量
8.1 热阻式热流计 8.2 热量及冷量的测量
热量的测量
o 方法1：热流密度
n n n n 测量单位时间内通过单位面积的热量 然后求得通过一定面积的热量 热流计 用于测量建筑物、管道或者保温材料的传热量 及物性参数
o 方法2：焓差积分
n 测量一段时间内通过设备的流体输送的冷热量 n 热量表 n 用于测量换热器、暖气片、冷机等设备
n 目前常用的： PT电阻、热敏电阻和新型半导体测温元件 n 在热量表中常用的为PT1000、 PT100和 PT500 作为配 对温度传感器 n 无论采用何种形 式的温度传 感器，都需要正确配对， 满 足最小测量温差的要求
7 8
n 测量范围：0～ 8360kJ/m2h n 使用范围：-40℃～ 150 ℃，极限200℃ n 误差：6％
3
λ∆E q= = C∆E δc '
c'
热电偶系数
o C下降，对于相同的热流量，热电势升高， 灵敏度增加 o C增加，对于相同的热流量，热电势减少， 灵敏度下降4源自热流计系数CC =
q=
λ∆E = C∆E δc '
热流传感器
o WYP型测头
n 板式 n 一般用于测量平面的热流 n 用石膏或黄油粘贴
o 当热流计有单位热电势输出时，通过它的热 流量 λ
o 测量原理：流量测量与温差测量 o 流量测试
&=m & ∆t q
o 热电堆
n 很多对热电偶串联绕在芯板上组成
n 主要包括叶轮式、超声波式 和电磁式三种形式 n 叶轮式流量传感 器因其测量 原理和结构相对简单，价格 较低，在户用表 中普遍采用
o 性能参数
E = n∆E = nc ' ∆t
热量和温度的测量方法
热量和温度的测量方法温度和热量是我们生活中常用到的物理量，它们在科学研究、工业生产以及日常生活中都有着重要的应用。
为了准确测量温度和热量的数值，科学家们研发了各种方法来实现测量，本文将介绍一些常见的热量和温度测量方法。
一、温度的测量方法1. 温度计测量方法温度计是一种常用的测量温度的仪器，它基于物质在受热时体积变化或物质的某些性质变化的原理来进行测量。
常见的温度计包括水银温度计和电子温度计。
水银温度计利用水银在受热时膨胀的特性来测量温度。
它由一根细长的玻璃管和一个装有水银的小球组成，当温度升高时，水银柱上升，读出刻度即可得到温度值。
然而，由于水银的毒性以及温度计的易损性，现在逐渐被电子温度计所替代。
电子温度计利用物质在温度变化时电阻、电压或电流的变化来测量温度。
常见的电子温度计包括铂电阻温度计和热电偶温度计。
铂电阻温度计是利用铂电阻随温度变化的特性来测量温度，可以达到较高的准确度。
热电偶温度计是利用不同金属之间温度引起的电动势变化来测量温度，其优点在于响应速度快和可靠性高。
2. 热像仪测量方法热像仪是一种能够测量物体表面温度分布的仪器。
它采用红外线热辐射原理，将物体发出的红外线转变为图像，并根据不同颜色表示不同温度。
热像仪广泛应用于医学、建筑、电力等领域中，可以在无接触的情况下获得物体表面温度的准确数值。
二、热量的测量方法1. 燃烧热测量方法燃烧热是指物质在完全燃烧过程中释放出的热量。
燃烧热的测量方法主要有量热器和热平衡法。
量热器是一种用于测量物质燃烧热的仪器，常见的有燃烧弹量热器和氧弹量热器。
燃烧弹量热器通过将待测物质完全燃烧，并将所产生的热量转移到被测物质中，通过测量被测物质的温度变化从而计算出燃烧热。
氧弹量热器则是在氧气中将待测物质完全燃烧，并测量氧弹中水的温度变化来计算燃烧热。
热平衡法是通过将待测物质与已知燃烧热的标准物质混合，在达到热平衡后测量混合物的温度变化来计算待测物质的燃烧热。
此方法适用于一些高热值物质的测量，如煤、石油等。
热能传递与热量计测量实验
热能传递与热量计测量实验热能传递与热量计测量实验是研究热能传递和测量热量的过程与方法的实验。
本实验旨在通过观察不同物体之间热能的传递以及使用热量计测量热量，以增进对热能传递和热量计原理的理解。
实验材料与仪器1. 两个不同材质(如金属与玻璃)的小块物体；2. 一个热量计；3. 温度计；4. 定时器；5. 实验平台。
实验步骤1. 将两个不同材质的小块物体置于实验平台上，并记录它们的初始温度。
2. 观察并记录两个物体接触时热能的传递过程。
注意观察温度变化和物体的状态变化。
3. 使用定时器测量一定时间后两个物体的温度变化情况，记录数据。
4. 在实验过程中使用热量计测量热量。
首先将热量计置于一个小容器中，记录容器的初始温度。
5. 将一定量的热水注入容器中，记录热水的温度变化。
同时，注意观察热量计的读数。
6. 基于实验数据，进行数据分析与计算。
通过计算得到物体之间的热传导速率和热量的测量值等。
实验结果与分析根据实验数据的分析与计算，我们可以得到物体之间的热传导速率和热量的测量值。
通过观察两个不同材质物体接触时的温度变化，我们可以发现不同材质的物体热量传递速率是不同的。
例如，在金属与玻璃的接触中，金属更容易传递热量，而玻璃则相对较慢。
通过使用热量计测量热量，我们可以准确地知道物体所含的热量。
热量计通过测量物体在吸收或释放热量时的温度变化，计算出物体所吸收或释放的热量。
因此，热量计是一种重要的工具，广泛应用于热能传递与热量测量领域。
实验的重要意义热能传递与热量计测量实验是研究热能与热量传递的基础。
通过实验，我们可以深入了解物体之间热量传递的过程、传导速率等相关知识。
同时，热量计的使用也是实验的关键，它为热量的测量提供了便利与准确性。
本实验的目的是培养实验技能与科学思维能力。
在实验过程中，需要高度的仔细观察和准确记录，同时进行数据分析与计算。
通过实验，我们可以进一步巩固理论知识，并将其应用于实际实验操作中。
结论热能传递与热量计测量实验是一种有效的实验方法，可用于研究热能与热量传递相关的理论与实际问题。
物理教学设计方案：热量与温度的测量
总结与回顾
总结测量热量与温度的方法
回顾热量与温度的概念
强调实验操作中的注意事项
总结误差来源与减小误差的 方法
Part Five
教学评价
评价标准
教学目标是否明 确
教学内容是否充 实
教学方法是否得 当
教学评价是否客 观
评价方法
培养学生对测量热量与温度的浓厚兴趣和探究欲望。 培养学生的实验操作能力和观察力，提高科学素养。 引导学生树立安全意识，遵守实验规则和操作规程。 培养学生尊重事实、严谨治学的科学态度和科学精神。
Part Two
教学内容
热量与温度的概念
热量：物体吸收或 放出热能的多少， 用热量计测量
温度：物体冷热的 程度，用温度计测 量
反馈形式：口头、书面、私下 交流等
反馈价值：帮助学生认识自己 的不足，提高学习效果
感谢观看
汇报人：XX
观察法：通过观察 学生的表现来评价 其学习效果
测验法：通过测验 来评价学生对知识 的掌握程度
调查法：通过调查 来了解学生对知识 的掌握程度和满意 度
自我评价法：学生 自我评价自己的学 习效果和进步情况
评价结果反馈
评价方式：考试成绩、作业完 成情况、课堂表现等
反馈内容：学生需要改进的地 方、优点和亮点、鼓励和激励
和记忆。
应用场景：讨 事件、社会问题
等。
实施步骤：教 师提出讨论主 题，学生分组 讨论，小组代 表发言，教师
总结评价。
案例分析法
案例选择：选择具有代表性的案例，能够帮助学生理解热量与温度的测量原理和方法。
案例分析：引导学生对案例进行分析，探讨热量与温度的测量在实际应用中的重要性 和作用。
电热当量测量
电热当量在没有认识热的本质以前，热量、功、能量的关系并不清楚，所以它们用不同的单位来表示。
热量的单位用卡路里，简称卡。
18世纪末，人们认识了热与运动有关。
这为后来焦耳研究热与功的关系开辟了道路。
焦耳认为热量和功应当有一定的当量关系，即热量的单位卡和功的单位焦耳间有一定的数量关系。
他从1840年开始，到1878年近40年的时间内，利用电热量热法和机械量热法进行了大量的实验，最终找出了热和功之间的当量关系。
如果用W表示电功或机械功，用Q表示这一切所对应的热量，则功和热量之间的关系可写成W＝JQ，J即为热功当量。
在1843年，焦耳用电热法测得的J值大约为4．568焦／卡；用机械方法测得的J值大约为4．165焦／卡。
以后焦耳又分别在1845年、1847年、1850年公布了他进一步测定的结果，最后在1878年公布的结果为J＝4．157焦／卡。
以后随着科学仪器的进一步发展，其他科学家又做了大量的验证。
目前公认的热功当量值为：在物理学中J＝4．1868焦／卡（其中的“卡”叫国际蒸汽表卡）；在化学中J＝4．1840焦／米（其中的“卡”叫热化学卡）。
现在国际单位已统一规定功、热量、能量的单位都用焦耳，热功当量就不存在了。
但是，热功当量的实验及其具体数据在物理学发展史上所起的作用是永远存在的。
焦耳的实验为能量转化与守恒定律奠定了基础。
一、教学目的了解电流作功与热量的关系。
二、教学要求1、实验三小时完成。
2、了解物理天平，学会它的调节和使用方法。
3、通过实验检验功热是否相等三、教学重点和难点电路连线；温度的读取四、讲授内容（约20分钟）采用问答方式讲授。
1、实验原理仪器装置如图所示，M与B分别为量热器的内外两个圆筒，C为绝缘程度，D为绝缘盖，J为两个铜金属棒，用以引入加热电流，F是绕在绝缘材料上的加热电阻丝，G是搅拌器，H为温度计，E为稳压电源。
强度为I安培的电流在t秒内通过电热丝，电热丝两端的电位差为U伏特。
则电场力做功为W＝IUt（1）这些功全部转化为热量，此热量可以用量热器来测量。
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二、热水热量指示积算仪的组成
热水热量指示积算仪的组成如图8-5所示
图8-5 热水热量指示积算仪的组成框图
三、热水热量指示积算仪的使用
图8-6所示为热水热量积算仪与涡轮流量变送器配 套使用，测量热水热量的原理示意图，
图8-6 热水热量指示积算仪
饱和蒸汽热量指示积算仪
一、饱和蒸汽热量指示积算仪的工作原理 以蒸汽为热媒的热源产热量或用户耗热量取决于蒸汽流 量及蒸汽与凝水的焓差
图8-4
热阻式热流测头的安装
第二节
热水热量指示积算仪
一、热水热量指示积算仪工作原理 • 以热水为热媒的热源生产的热量，与热水流量 和供、回水焓值有关。
Q m (hs hr )
• 热水的焓值为其定压比热与温度之积
h c pt
• 在供、回水温差不大时，可以把供、回水的定压比 热看成是相等的，而且可以看成为一个常数。此时 式(8-4)可以写为： Q km ( t s t r )
q
dQ dS
T X
•
若温度为和的两个等温面平行时，则有：
q T X
•
如果热流测头材料和几何尺寸确定，那么 只要测出测头两侧的温差，即可得到热流密 度。平板式热流测头是目前使用最广泛的热 阻式热流测头，其结构如图8-1所示。平板式 热流测头输出的热电势与通过热流测头的热 流密度用下式表示：
第八章
第一节 第二节 第三节
热量测量
热阻式热流计 热水热量指示积算仪 饱和蒸汽热量指示积算仪
热阻式热流计
一、热阻式热流计的工作原理
热阻式热流测头是广泛采用的一种热 流测头，这种热流测头可用来测量以导热方式传 递的热流密度，有热流通过热流测头时，测头热 阻层上产生温度梯度，根据傅立叶定律可以得到 通过热流测头的热流密度，热流密度的方向与等 温面是垂直的，通过热流测头的热流密度可用下 式表示：
Q m (hs hr )
考虑到蒸汽焓值较凝水焓值大得多，上式可改写为：
Q mh s
蒸汽质量流量可以用流量计测得。蒸汽焓值用间接测量的方 法得到。过热蒸汽的焓值可以通过测量蒸汽压力和温度求得， 饱和蒸汽的焓值只与蒸汽温度有关，测出蒸汽温度便可求得 蒸汽焓值。
二、饱和蒸汽热量指示积算仪的组成
1.热流测头的选用
热流测头应尽量薄，热阻要尽量小，被测物体 的热阻应该比测头热阻大得多。被测物体为平面时 采用板式测头，被测物体为弯曲面时采用可挠式测 头。
2.热流测头的安装
测点应选在能反映管道截面上平均热流密度的位置，最 好在同截面上选几个有代表性位置进行测量，与所得到的平 均值进行比较，从而得到合适的测试位置。
NRZ-01型蒸汽热量指示积算仪的原理框图如图87所示。
图8-7 饱和蒸汽热量指示积算仪原理图
三、饱和蒸汽热量指示积算仪的应用 如图8-8所示，饱和蒸汽热量指示积算仪与标准孔 板、差压流量变送器及铂热电阻配套使用，由标准孔 板、差压流量变送器把蒸气的质量流量转换成直流电 信号，与测温铂电阻输出的电阻信号输入蒸汽热量指 示积算仪，经干度设定和流量系数设定后，仪表直接 指示蒸汽的瞬时流量、温度、瞬时热量和累积热量。
图8-8
NRZ-01型饱和蒸汽热量指示积算仪应用框图
•
• 图8-3
数字式热流显示仪原理框图
（三）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 头埋人燃烧设备的炉墙中监测炉衬的烧损情况等。 表8-1列举了热阻式热流计在热工学、能量管理和 环境工程中的应用。
q CE
• 图8-1 平板式热流测头
• 热阻式热流测头能够测量几W／m2到几万W／m2的热流密 度。表面接触式安装的测头使用温度一般在200℃以内， 特殊结构的测头可以测到500～700℃。热阻式热流测头 反应时间一般较长，随热阻层的性能和厚度不同，反应 时间从几秒到几十分钟或更长，可见这类测头比较适合 变化缓慢的或稳定的热流测量。
二、热流密度的测量
根据显示方法的不同，国内外生产的热流显示 仪表可分为模拟显示和数字显示两大类。 （一）指针式热流显示仪表
旋钮；2-电源开关；3-测头插口；4-正反状态开关；5量程转换开关；6-工作状态开关
（二）数字式热流显示仪表
数字式热流显示仪的原理方框图如图83所示。由前置放大器、A／D转换器、液晶显 示器及热电偶、测温用的冷接点自动补偿器 等构成。 • 数字式热流显示仪附有测温部分。它采 用铜—康铜或镍铬—镍硅热电偶测温，热电 偶接点装在热流传感器内部，在测量热流的 同时也测出温度的数值。