第八章 热量测量-2014
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。
热量测量方法
热量测量方法
热量测量就像一场科学探秘之旅！想知道怎么测量热量吗？超简单！首先准备好测量工具，比如热量计。
把要测量的物质放进去，点燃或者通过其他方式让它释放能量。
哇塞，热量计就会记录下这个过程中的温度变化。
这就像一个小侦探在追踪热量的踪迹呢！
测量的时候一定要小心哦！可不能马虎大意。
要确保测量环境稳定，不然数据就不准确啦。
这就好比盖房子，地基不稳可不行。
那热量测量安全不？当然安全啦！只要按照正确的方法操作，就不会有问题。
就像走在平坦的大路上，稳稳当当的。
热量测量的应用场景可多啦！在食品行业，可以知道食物的热量，帮助大家合理饮食。
在能源领域，能了解各种燃料的能量大小。
这不是超棒吗？它的优势也很明显呀，准确、快速。
就像一个超级小助手，随时为我们服务。
比如说在减肥的时候，通过热量测量知道食物的热量，就可以更好地控制饮食啦。
想象一下，如果你不知道食物的热量，那不是像在黑暗中摸索吗？而有了热量测量，就像有了一盏明灯，照亮你的减肥之路。
总之，热量测量是个超厉害的工具。
它能让我们更好地了解物质的能
量，为我们的生活和工作带来很多便利。
大家赶紧试试吧！。
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。
7
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。
18
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。
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
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。
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）
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 。
建筑环境测试技术第8篇：热量测量
(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
1
应保证冷、热板之间温差大于10℃；
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
1热阻式热流计 2热量及冷量的测量
概述
采用热阻式或辐射式热流计：
01
测量单位时间内通过单位面积的热量（热流密
度），然后求得通过一定面积的热量；
采用热量表：
02
测量在一段时间内通过设备（用户）的流体输送
的热量。
图8.1.1 热流传感器的结构图 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
R I2 q
2F
q E CE C
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 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 CB AE ——E q传热 感板C 器；1E 保B12 —护EC 待圈2E 标；2热H—流热传缓感冲器板；；C—T—冷表板面；温度
煤的发热量测定步骤
煤的发热量测定步骤1. 概述发热量的测定由两个独立的试验组成，即在规定的条件下基准量热物质的燃烧试验（热容量标定）和试样的燃烧试验。
为了消除未受控制的热交换引起的系统误差，要求两种试验的条件尽量相近。
试验包括定量进行燃烧反应到定义的产物和测量整个燃烧过程引起的温度变化。
实验过程分为初期、主期（反应期）和末期。
对于绝热式热量计，初期和末期是为了确定开始点火的温度和终点温度；对于恒温式热量计，初期和末期的作用是确定热量计的热交换特性，以便在燃烧反应期间对热量计内筒与外筒间的热交换进行校正。
初期和末期的时间应足够长。
2.恒温式热量计法2.1 按使用说明书安装调节热量计2.2 在燃烧皿中称取粒度小于0.2mm的空气干燥煤样0.9g~1.1g（称准到0.0002g）。
燃烧时易于飞溅的试样，可用已知质量的擦镜纸包紧再进行测试，或先在压饼机中压饼并切成2mm~4mm的小块使用。
不易燃烧完全的试样，可先在燃烧皿底铺上一个石棉垫，或用石棉绒做衬垫（先在皿底铺上一层石棉绒，然后以手压实）。
石英燃烧皿不需要任何衬垫。
如加衬垫仍燃烧不完全，可提高充氧压力至3.2MPa，或用已知质量和热值的擦镜纸包裹称好的试样并用手压紧，然后放入燃烧皿中。
2.3 取一段已知质量的点火丝，把两端分别接在两个电极柱上，弯曲点火丝接近试样，注意与试样保持良好接触或保持微小的距离（对易飞溅和易燃烧的煤）；并注意勿使点火丝接触燃烧皿，以免形成短路而导致点火失败，甚至烧毁燃烧皿。
同时还应注意防止两电极间以及燃烧皿与另一电极之间的短路。
当用棉线点火时，把棉线的一端固定已连接到两电极柱上的点火丝上（最好夹紧在点火丝的螺旋中），另一端搭接在试样上，根据试样点火的难易，调节搭接的程度。
对于易飞溅的煤样，应保持微小的距离。
往氧弹中加入10mLh蒸馏水。
小心拧紧氧弹盖，注意避免燃烧皿和点火丝的位置因受震动而改变，往氧弹中缓缓充入氧气，直至压力到2.8MPa~3.0MPa，充氧时间不得少于15s；如果不小心充氧压力超过3.3MPa，停止试验，放掉氧气后，重新充氧至3.2MPa以下。
第八章热量测量 [兼容模式]
![第八章热量测量 [兼容模式]](https://img.taocdn.com/s3/m/1f76f4c4da38376baf1fae1b.png)
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
传热学第八章相变换热
原因：蒸汽与液膜间的热阻 措施：断绝来源；系统中安装抽气器、空气分离器等。
② 蒸汽流速、流向
流向与液膜流动方向相同拉薄液膜h
9
③ 过热蒸汽（表面传热系数下降，教材叙述不可取）
（冷凝）相变 过热蒸汽 饱和干蒸汽 饱和液体 由于冷却过程表面传热系数远低于冷凝过程，所以过热蒸汽将使 换热器的换热能力大大下降，因此热用户应将过热蒸汽饱和化。 例如某纺织厂溴化锂制冷机组的过热蒸汽进行饱和化处理后，机 组制冷能力提高了20%。 （冷却）非相变
定性温度、特性尺度及各准则数定义参见教材P308
④ 膜层雷诺数及其临界值
Re 4hl(t s t w )
Rec 1600
8
4、影响膜状凝结的因素
① 不凝气体——在壁温下不能凝结的气体
来源：蒸汽带入；蒸汽分解；负压条件下系统漏入； 系统生成（液体与金属相容性）。
危害：含气体1％
h 60％
3
（2）简化微分方程：
动量方程(重力与粘性力平衡)
能量方程(只有导热) 边界条件：
d 2u l 2 l g 0 dy
d 2t 0 2 dy
y=0 时，u=0，t=tw y= 时，
du 0, t t s dy
4
（求解过程可参见教材P304~306）
主要计算结果： 液膜厚度计算式：
1、相变换热与非相变换热的对比：
换热形式： 单相 相变 交换热量： （显热mct）（潜热m） 相对单位质量热容量： 1 ~100介质流量m 相对表面传热系数： 1 ~10 A
2、 凝结换热现象 蒸汽
w s 蒸汽
液体——凝结 t t
t t s
壁面上凝结——凝结换热
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
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。
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。
热量测量
•C下降，对于相同的热流量q， E 升高，灵敏 度增加。 E 减少，灵敏 •C增加，对于相同的热流量q， 度下降。
3 ．热流计系数 C ：当热流计有单位热电 势输出时，通过它的热流量。
C c '
降低C提高灵敏度的措施
c'
提高热阻 提高热电偶系数C’。
•实现的方法：串联热电偶。
5.1kΩ up
WP
P2.4 P2.5 SCL SDA
A0
A1 A2
AT24C02与微处理器接线图
5、显示电路设计
——选用12864A液晶显示模块，
AT89C52
12864A与AT89C52接线图
12864A
BCLR 热 量 表
BCLR 热 量 表
1、PT1000测温更准。 2、MSP430超低功耗MCU，斜率A/D方式，温度 测量分辨率＜0.03℃，使温差测量精度接近传 感器精度。 3、热系数K动态校正，使热量计算准确 4、热量、流量、累积流量、进回水温度、累积 工作时间、欠电提示、故障显示等内容全面， 功能提示完备。 5、静态功耗＜0.5uA电池使用寿命≥5年。 6、防磁抗干扰性能更加优异。 7、水平安装或垂直安装，供水管、回水管任选 8、具有数据远传接口（内置脉冲式接口，外置 RS485接口，无线抄表）。
—— DS1302低功耗带RAM实时时钟
μ p P1.6 P1.5
4、时钟电路
P1.4
RST X1 I/O X2 SCLK VCC 0 GND
DS1302与微处理器接线图
5、数据存储接口电路
采用ATMEL公司的AT24C02串行电可改写及 可编程只读存储器 E2PROM ，其存储容量为 2048 位，即 256 字节。信息存取采用 2 线串行 接口。 +5v
热与能量的测量初中二年级物理教案
热与能量的测量初中二年级物理教案一、教案概述本节课是初中二年级物理的一节教学内容，主要围绕热与能量的测量展开。
通过本节课的学习，帮助学生了解热与能量的概念及其测量方法，培养学生的观察、实验和思考能力。
二、教学目标1. 知识目标：了解热的概念和能量的概念，掌握热与能量的测量方法；2. 能力目标：培养学生的观察、实验和思考能力，提高学生对物理实验的操作技巧；3. 情感目标：培养学生的实验兴趣和探究精神，培养学生的合作意识和团队精神。
三、教学过程1. 导入（10分钟）通过教师发问，引导学生回忆和复习上一节课的内容，并引出本节课的主题：“热与能量的测量”。
2. 知识讲解（20分钟）教师通过多媒体展示热和能量的相关知识，讲解热的概念、能量的概念以及热传递的方式。
然后，讲解热与能量的测量方法，包括测量热量的单位和常用的测温工具等。
3. 实验操作（40分钟）教师组织学生进行实验操作，分为以下几个步骤：a. 实验前准备：向学生介绍实验器材和实验步骤，并进行相关安全提醒；b. 实验一：测量物体的温度变化，让学生使用温度计测量冰水的温度变化；c. 实验二：测量热的传导，让学生使用热导率计测量不同材料的热导率；d. 实验三：测量热的辐射，让学生使用红外线测温仪测量不同物体的温度。
4. 实验总结（10分钟）学生根据实验结果和观察，总结热与能量的测量方法，并进行讨论。
5. 课堂作业（10分钟）布置课堂作业，要求学生运用所学知识，设计一个能够测量热量的实验，并写出实验步骤和实验预期结果。
四、教学评价1. 学生的实验操作情况：根据学生的操作技巧和实验结果进行评价；2. 学生的思考和分析能力：根据学生的总结和讨论情况进行评价；3. 学生的合作意识和团队精神：根据学生在小组合作实验中的表现进行评价。
五、板书设计板书内容：- 热与能量的测量- 热的概念、能量的概念- 测量热量的单位：焦耳(J)- 常用的测温工具：温度计、红外线测温仪- 测量热的传导：热导率计六、教学反思通过本节课的设计与实施，学生对热与能量的测量方法有了初步的了解，培养了他们的实验操作能力和观察思考能力。
燃烧热的测量
燃烧热的测量一、目的与要求1. 用氧弹式热量计测量苯甲酸的燃烧热，明确燃烧热的定义，了解恒压燃烧热与恒容燃烧热的差别及相互关系。
2．掌握有关热化学实验的一般知识和测量技术，了解氧弹式热量计的原理、构造及使用方法。
3．学会应用图解法校正温度改变值。
二、实验原理燃烧热是指1 mol 物质完全氧化时的反应热。
所谓完全氧化是指C →CO 2(g)，H 2→H 2O(l)，S →SO 2(g)，而N 、卤素等元素变成游离状态。
如苯甲酸的燃烧： COOH(s)+7.5O 2(g)7CO 2 (g) + 3H 2O(l)燃烧热可在恒容或恒压条件下测定。
若在恒容条件下测得的燃烧热称为恒容燃烧热，Q v =△U ；若在恒压条件下测得的燃烧热称为恒压燃烧热，Q p =△H 。
用氧弹式热量计测得的燃烧热为Q v 。
若把参加反应的气体和反应生成的气体近似为理想气体，则有下列关系式：nRT Q Q v p ∆+= （4-1）式中：————产物与反应物中气体的物质的量之差；n ∆ R ————气体常数；T ————反应温度，K 。
（1）搅动棒（2）外筒（3）内筒（4）垫脚（5）氧弹（6）传感器（7）点火按键（8）电源开关（9）搅拌开关 （10）点火输出负极（11）点火输出正极（12）搅拌指示灯（13）电源指示灯（14）点火指示灯图4-1 氧弹量热计和氧弹的构造示意图测量化学反应热的仪器称为热量计。
本实验采用氧弹式热量计（如图4-1）测量苯甲酸的恒容燃烧热，进而求得苯甲酸的恒压燃烧热。
测量恒容燃烧热的基本原理是将一定量的待测物质样品在充足的氧弹中完全燃烧，放出的热量使热量计本身及氧弹周围介质（本实验用水）的温度升高。
根据测定燃烧前后温度的变化值，可求出该样品的恒容燃烧热。
其关系式为L Q T C Q Mm v ⋅−∆=丝水 （4-2） 式中：m ————待测物质的质量，g ；M ————待测物质的摩尔质量；————单位长度点火丝的燃烧热，本实验Q 丝=2.9J ；丝Q L ————燃烧掉的点火丝的长度，cm ；————热量计（包括介质）的水当量（用水的质量表示仪器的热容），意指热量计每升高1 K 所需的热量，折合为一定质量所吸收的热量。
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特点：
Pt1000测温更准 MSP430超低功耗MCU，斜率A/D方式，温度测量 分辨率＜0.03℃，使温差测量精度接近传感器精度 热系数K动态校正，使热量计算准确 热量、流量、累积流量、进回水温度、累积工作时 间、欠电提示、故障显示等内容全面，功能提示完 备 静态功耗＜0.5uA电池使用寿命≥5年 防磁抗干扰性能更加优异 水平安装或垂直安装，供水管、回水管任选 具有数据远传接口（内置脉冲式接口，外置RS485 接口，无线抄表）
(1.56 0.56x) x
湿蒸汽干度
本专业热量测量的应用
建筑设备及管道表面热流测量
非平壁表面散热热流密度与热流测点的几何位置
有关，应选择有代表性的位置安装热流传感器 热流传感器的选择除了要考虑被测壁面的热流范 围和测量精度要求外，还考虑传感器对壁面形状、 温度、传热状态的适应性
管道和非平壁设备表面，应选择可挠式传感器
热流传感器对被测温度场的影响
(a)原有的温度场；(b)埋入热流传感器后的温度场； (c)粘贴热流传感器后的温度场 1-被测热阻层；2-对流空气层
1）热流传感器的热阻的影响 未安装热流传感器时，通过热阻层的热流密 度为 t1 t2
q
1 1 2
1
安装热流传感器时，通过热阻层的热流密度：
本章小结
热阻式热流计
工作原理、提高灵敏度措施
热流传感器校准方法：平板直接法、平板比较法 热流计的安装方法及误差
热量、冷量的测量
测量原理
热量表组成及安装
用埋入式 室外测量时，应采取涂色、贴膜等措施，使热流 计表面黑度与被测壁体黑度接近，防止太阳辐射 对表面辐射换热的影响 测量薄壁结构时，传感器附加热阻不可忽视，应 对测量结果进行修正；测量中应将热流传感器紧 贴壁面，并采用胶液、石膏、黄油、凡士林等填 充热流传感器与壁面之间的间隙，以降低接触热 阻误差
无保温的冷、热水管道和设备，应选择耐低温或耐高
温的传感器 自身热阻很小的管道和设备，应选择热阻较小的薄型 传感器 不稳定传热壁面应选择热惰性小、响应时间短的低热 阻型传感器
建筑围护结构传热测量
热流传感器：多选择高热阻平板型 安装位置：围护结构平面中心位置 安装方法：以粘贴式为主，若长期检测，则可采
多点式热流计
产品型号: HFM-215 产品展商: 鸿盛科仪有限公司 测定项目: 热流和温度
测定范围:
热流: 0 - ± 9999 9W/m2或kcal/m2.h 温度: K型热电偶 -200～1200℃ T型热电偶 -200～400 ℃
特点
便于携带和数据处理，体积小且重量轻 5.5英吋彩色显示屏幕，可显示热流图型、棒状图 型、数字显示等 六个频道的测定，可储存每1秒循环存储数据，共 27个小时 数据可储存在内藏式3.5吋软盘中 可通过标准的网络功能储存数据 具有网络卡和收发电子邮件功能 包含充电电池和AC电源
产品名称: 便携式热流计 产品型号: HFM-201
测定项目: 热流和温度
测定范围:
热流: 0 ～± 9999W/m2或 kcal/m2.h。
温度: K型热电偶-99.9 -999.9℃ T型热电偶-199.9 - 400 ℃
便携式热流计(HFM-201)特点
热流值和温度可切换显示
三、热流传感器的标定
1、平板直接法
Q I R q F F
2
q CE
平板直接法原理图
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 I-热流传感器表面热电偶 J-冷板表面热电偶 K-热 板与背保护板表面温差热电偶 M-保温材料
2、平板比较法
2）热流传感器的响应时间
用热流计监视热工设备的运行，采用埋入式安装， 测量过程可看成是稳定过程；而粘贴式安装是在测 量热流密度时在被测表面上突然加了一层热阻，破 坏了原来壁面的传热情况，要经过一个热量传递的 过渡过程才能达到稳定，这时才能开始读数。否则， 会造成读数误差。
3）对流和辐射引起的误差
与左相同 与左相同
M-BUS总线，热量 M-BUS总线，热量 值脉冲输出， 值脉冲输出，便携 RS485总线等 式读表机接口
目前应用的主要测温敏感元件有Pt电阻、 热敏电阻和新型半导体测温元件 在热量表中常用的为Pt1000、Pt100和 Pt500作为配对温度传感器 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
BCLR 热 量 表
型号单位 BCLR-15 BCLR-20 BCLR-25 BCLR-32 BCLR-40 流量 m/h 0.6/1.5 2.5 3.5 6.0 10 最大流量m/h 1.2/3.0 5.0 7 12 20 额定工作压力 MPa 1. 6 电子积分仪 / 温度范围℃ 4-95 湿度范围 % 3-90 温度分辨率 ℃ 0.03 焓 值 随温度变化 工作环境条件℃ A级5-55 B级25-55 显 示 KWH 8位LCD液晶显示 电 源 内部锂电池可工作5年以上IP65（分体） 保护等级 IP54（一体） 温度传感器电缆长度 1.5m / 3.0m 传感器类型 PT1000 配对精度 ℃ 0.1 能量测量准确度等级 2级/3级（参照热能表标准能量精度）
第八章 热量测量
热流密度的测量 热量及冷量的测量 蒸汽热量的测量
第1节 热阻式热流计
热流密度：单位时间内通过单位面积的热量
一、工作原理
1、公式
t q W/m2 x
t q x
两等温面温差，℃ 两等温面之间的 距离，m
2、温差的测量
采用热电偶
E C t
'
E t ' C
q C1 E1 C2 E2 C E 2E
平板比较法原理图 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
四、热阻式热流计的安装及使用误差
1、安装方法
埋入式 表面粘贴式
空间辐射式
2、热阻式热流计的使用误差分析
热流传感器的热阻的影响 热流传感器响应时间的影响 对流和辐射引起的误差
E总 nE nC t
'
二．构造
平板型（WYP） 可挠型（WYR）
硬平板式 可挠式
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
选一块厚度为1mm的环氧树脂玻璃纤维板，边框为 130mm×130mm左右，将若干块10mm×100mm的 热电堆片镶嵌在边框中制成热流传感器。热电堆片 是由很多热电偶串联并绕在基板上组成。热电堆的 引出线相互串联，将两端头焊在接线片上，表面贴 上涤纶薄膜作为保护层 类型
温度感应器可切换成铬-铝热电 偶或铜-铜镍电偶
包含TR-B热流感应器 可储存20组数据档案，总共100 个数据 二种电源供应方式: 干电池或 AC电源 标准配件RS-232C界面
包括携带式外箱选购打印机
第2节 热量及冷量的测量
以热量表为例
Q qm hd
6 5
f 流量传感器
q 1
1 R 1 2
1
1
1
2
1 q q 1 2 埋入式： 1 1 1 q R 1 2
结论：被测热阻层导热系数越小、越厚，安装热流传感
器引起的误差越小；在其他测量条件完全相同时，埋 入式比粘贴式引起的误差小一些
国内外热量表叶轮式流量传感器对比
国内
结构形式
国外
测量精度
小口 径表 ：单 流束 干式； 小口径表：单流束干式 多流束干式 大口径表：多流束干式 大口径表：多流束干式 分 界 流 量 至 最 大 流 量 流量范ห้องสมุดไป่ตู้内≤±5% ±5% ， 分 界 流 量 以 下 至最小流量时±3% 干簧管和磁性表针 较高 较高 动态的磁场导通率的变 化 低 低
安装前，应对系统管路进行彻底清洗，以保证管 道中没有污染物和杂质
第3节
瞬时热量
蒸汽热量的测量
Q qv (h1 h2 ) mh1
h2为凝水焓值较小，可忽略 累积热量 湿蒸汽热量
Q qv h1d
'
Q x0 qv h1d
'
干度修正系数
x 0 .9
x0
热量表安装示意图
热量表安装：
流量计的安装
应安装在流动平稳的直管段上 应根据仪表要求水平安装或垂直安装，并注意安装方向 应根据仪表要求选择回水管或供水管 测试流量范围应与系统流量对应
温度传感器安装
温度探头处于管道中流速最大的位置
应对安装探头的地方进行保温处理
倾斜安装探头方向须迎向水流方向，并设保护套内
平板型
可挠型
测头尺寸 （mm）
110×110×2.5
110×55×4
热流传感器系 数（W/m2.mV)
11.6
使用场合
平壁面热流
116，安装曲率半 管道等弯曲 径≥50mm 表面的热流
热电堆的制作
采用焊接、电镀、喷涂、电沉积等方法制作
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
4 3 2 1
齿轮组
积分仪 计算 显示
给水温度 传感器
回水温度 传感器
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