專利名稱：一種熱流計及其測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熱計量領(lǐng)域，是一種熱流計及其測量方法。
(二)
背景技術(shù)：
在建筑采暖、住宅采暖和工業(yè)生產(chǎn)的許多換熱設(shè)備中，需要測量流體通過換熱設(shè) 備所釋放的熱能，以進行貿(mào)易結(jié)算和設(shè)備熱分析。測量流體在換熱設(shè)備中釋放熱能的 儀器稱作熱流計或者熱能表?，F(xiàn)有技術(shù)的熱流計其測量原理為測量經(jīng)過換熱設(shè)備的 流體流量、測量流體進入換熱設(shè)備的溫度、測量流體離開換熱設(shè)備的溫度，然后由累 積運算獲得，即
g=JVd (i)
式中，^為流體在換熱設(shè)備中釋放的熱能即熱流，m為流體經(jīng)過換熱設(shè)備的質(zhì)量流量，
c為流體的比熱，dr為流體經(jīng)過換熱設(shè)備的溫度差微分。
現(xiàn)有技術(shù)中的熱流計，需要測量流體的流量、流體進入換熱設(shè)備的溫度和流體離 開換熱設(shè)備的溫度，然后根據(jù)這三個測量參數(shù)由公式(l)的計算來確定流體在換熱設(shè)備 中釋放的熱能?，F(xiàn)有技術(shù)中的熱流計通常采用一個流量計、兩個溫度計和一個積算器， 積算器根據(jù)流量計所測量的流體流量和溫度計所測量的流體溫度來計算熱流。這樣， 就使得熱流計結(jié)構(gòu)復(fù)雜、測量精度低、制造成本高。同時，由于流量計的測量精度較 差，所以現(xiàn)有熱流計的測量精度受制于流量計。
(三)
發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)存在的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、測量精度低、儀器制造成本高的缺陷，本發(fā)明 提出一種熱流計及其測量方法。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明用溫度計取代了現(xiàn)有技術(shù)中的流量計，并采用電加熱器 對流體進行加熱，通過流體在電加熱前后的溫度變化以及流體通過換熱設(shè)備的溫度變 化，找出流體在換熱設(shè)備中所釋放的熱量與流體溫度變化的關(guān)系，從而確定流體在換 熱設(shè)備中所釋放的熱量。本發(fā)明包括來流溫度計、電加熱器、電功率計、入流溫度計、出流溫度計和積算 器，將來流溫度計、電加熱器和入流溫度計安裝在進入換熱設(shè)備的進流管上，并將電 加熱器安裝在流溫度計和入流溫度計之間，通過電加熱器對流體加熱，使得來流溫度 計和入流溫度計所測得的溫度不同，電功率計與電加熱器連接，用來測量電加熱器所 消耗的電能，電加熱器的功率范圍為能將流體溫度提高0.05 0.5t:之間；將出流溫 度計安裝在換熱設(shè)備的出流管上；積算器分別與來流溫度計、電功率計、入流溫度計
和出流溫度計通信連接，并采集來流溫度計所測的流體溫度n、入流溫度計所測的流 體溫度r2和出流溫度計所測的流體溫度r3、以及電功率計所測的電加熱器的電功率
『，由電加熱器的能量平衡方程即公式(2)和換熱設(shè)備的能量平衡方程即公式(3)
<formula>formula see original document page 4</formula>
得到流體在換熱設(shè)備中釋放的熱能<formula>formula see original document page 4</formula>
式中c^為流體在溫度ri與r2之間的平均比熱，c2—;分別為流體在溫度r2與n與之
間的平均比熱。當流體溫度n、 T2和T3確定后，C^與Cw可由流體物性表查得具體
的數(shù)值。為了減小單個溫度計的測量誤差以提高熱流計的測量精度，將來流溫度計、 入流溫度計、出流溫度計做成兩兩配對的溫度差計，即來流溫度計與入流溫度計配對 做成前置溫度差計，入流溫度計再與出流溫度計配對做成后置溫度差計。
本發(fā)明以溫度計代替流量計，通過積算器采集的流溫度計、入流溫度計和出流溫 度計所測的參數(shù)，按照電加熱器能量平衡方程和換熱設(shè)備能量平衡方程得出流體在換 熱設(shè)備中所釋放的熱能，具有測量精度高、結(jié)構(gòu)簡單、成本低的優(yōu)點。
圖1是熱流計的結(jié)構(gòu)示意圖。其中 1.進流管2.來流溫度計3.電功率計 4.電加熱器 5.入流溫度計6.換熱設(shè)備7.出流溫度計 8.積算器 9.出流管
具體實施例方式
現(xiàn)結(jié)合附圖1對本發(fā)明作進一步描述
實施例一
本熱流計用于測量熱水流經(jīng)換熱設(shè)備所釋放的熱量。
熱流計由來流溫度計(2)、電功率計(3)、電加熱器(4)、入流溫度計(5)、出流溫 度計(7)和積算器(8)組成。其中來流溫度計、入流溫度計、出流溫度計采用鉑電阻溫 度計。在進入換熱設(shè)備(6)的進流管(1)上依次安裝有來流溫度計、電加熱器、電功率 計、入流溫度計，電功率計與電加熱器連接；在換熱設(shè)備的出流管(9)上安裝有出流溫 度計。其中來流溫度計與入流溫度計采用鉑電阻配對做成前置溫度差計，入流溫度計 再與出流溫度計采用鉑電阻配對做成后置溫度差計。通過電加熱器將流體的溫度提高 0.08°C。積算器分別與來流溫度計、電功率計、入流溫度計和出流溫度計通信連接， 并收集來流溫度計所測的熱水溫度n 、入流溫度計所測的熱水溫度r2和出流溫度計所 測的熱水溫度T3、以及電功率計所測的電加熱器的電功率W，由
得到熱水在換熱設(shè)備中所釋放的熱能g。式中，Cu為熱水在溫度n與:r2之間的平均 比熱，Cw分別為熱水在溫度r2與r3與之間的平均比熱，根據(jù)熱水溫度ri、 r2和r3， 查水的物性表就得到了 q_2與c2_3的具體數(shù)值。 實施例二
本熱流計用于測量導(dǎo)熱油流經(jīng)換熱設(shè)備所釋放的熱量。
熱流計由來流溫度計(2)、電功率計(3)、電加熱器(4)、入流溫度計(5)、出流溫 度計(7)和積算器(8)組成。其中來流溫度計、入流溫度計、出流溫度計采用半導(dǎo)體溫 度計。在進入換熱設(shè)備(6)的進流管(1)上依次安裝有來流溫度計、電加熱器、電功率 計、入流溫度計，電功率計與電加熱器連接；在換熱設(shè)備的出流管(9)上安裝有出流溫 度計。其中來流溫度計與入流溫度計采用鉑電阻配對做成前置溫度差計，入流溫度計 再與出流溫度計采用鉑電阻配對做成后置溫度差計。通過電加熱器將流體的溫度提高 0.3°C。積算器分別與來流溫度計、電功率計、入流溫度計和出流溫度計通信連接，并收集來流溫度計所測的導(dǎo)熱油溫度n、入流溫度計所測的導(dǎo)熱油溫度r2和出流溫度計
所測的導(dǎo)熱油溫度J3、以及電功率計所測的電加熱器的電功率『，由
q—2-(r2_:n)
得到導(dǎo)熱油在換熱設(shè)備中所釋放的熱能2。式中，c,—2為導(dǎo)熱油在溫度n與r2之間的 平均比熱，c^分別為導(dǎo)熱油在溫度r2與r3與之間的平均比熱，根據(jù)導(dǎo)熱油溫度n、
T2和J3 ，查導(dǎo)熱油的物性表就得到了C^與Cw的具體數(shù)值。
實施例三
本熱流計用于測量熱水流經(jīng)換熱設(shè)備所釋放的熱量。
熱流計由來流溫度計(2)、電功率計(3)、電加熱器(4)、入流溫度計(5)、出流溫 度計(7)和積算器(8)組成。在進入換熱設(shè)備(6)的進流管(1)上依次安裝有來流溫度計、 電加熱器、電功率計、入流溫度計，電功率計與電加熱器連接；在換熱設(shè)備的出流管 (9)上安裝有出流溫度計。其中來流溫度計與入流溫度計采用鉑電阻配對做成前置溫度 差計，入流溫度計再與出流溫度計采用鉑電阻配對做成后置溫度差計。通過電加熱器 將流體的溫度提高O. 15"。積算器分別與來流溫度計、電功率計、入流溫度計和出流 溫度計通信連接，并收集來流溫度計所測的熱水溫度n、入流溫度計所測的熱水溫度 r2和出流溫度計所測的熱水溫度T3、以及電功率計所測的電加熱器的電功率W，由
Cw.(r2-r1)
得到熱水在換熱設(shè)備中所釋放的熱能g。式中，c^為熱水在溫度n與r2之間的平均 比熱，c^分別為熱水在溫度r2與n與之間的平均比熱，根據(jù)熱水溫度n、 r2和r3， 查水的物性表就得到了 q_2與c2_3的具體數(shù)值。
權(quán)利要求
1.一種熱流計，包括來流溫度計(2)、出流溫度計(7)和積算器(8)，其特征在于用入流溫度計(5)取代了現(xiàn)有技術(shù)中的流量計，采用電加熱器(4)對流體進行加熱，并將來流溫度計(2)、電加熱器(4)和入流溫度計(5)依次安裝在進入換熱設(shè)備(6)的進流管(1)上，電功率計與電加熱器連接，出流溫度計(7)安裝在換熱設(shè)備(6)的出流管(9)上；積算器(8)分別與來流溫度計(2)、電功率計(3)、入流溫度計(5)和出流溫度計(7)通信連接。
2. —種使用權(quán)利要求1所述熱流計的測量方法，其特征在于通過積算器采集來流溫 度計所測的流體溫度n 、入流溫度計所測的流體溫度r2和出流溫度計所測的流體 溫度23、以及電功率計所測的電加熱器的電功率『，由<formula>formula see original document page 2</formula>得到流體在換熱設(shè)備中釋放的熱能，其中，c^為流體在溫度ri與r2之間的平均 比熱，c 分別為流體在溫度T2與n與之間的平均比熱。
3. 如權(quán)利要求2所述使用熱流計的測量方法，其特征在于流體溫度r2的溫度值高于 n 。
4. 如權(quán)利要求l所述熱流計，其特征在于來流溫度計與入流溫度計配對做成前置溫度差計，入流溫度計再與出流溫度計配對做成后置溫度差計。
全文摘要
本發(fā)明是一種熱流計及其測量方法，將來流溫度計(2)、電加熱器(4)和入流溫度計(5)依次安裝在進入換熱設(shè)備的進流管上，通過電加熱器對流體的加熱，使來流溫度計(2)和入流溫度計(5)測得的溫度不同；通過積算器(8)采集流體溫度T1、T2和T3、電功率W，得到流體在換熱設(shè)備中釋放的熱能(見上式)，式中C<sub>1-2</sub>分別為流體在溫度T1與T2之間的平均比熱，C<sub>2-3</sub>分別為流體在溫度T2與T3與之間的平均比熱。本發(fā)明以溫度計代替流量計，通過積算器采集的流溫度計、入流溫度計和出流溫度計參數(shù)，按照電加熱器能量平衡方程和換熱設(shè)備能量平衡方程得出流體在換熱設(shè)備中所釋放的熱能，具有測量精度高、結(jié)構(gòu)簡單、成本低的優(yōu)點。
文檔編號G01K17/00GK101294857SQ200710017749
公開日2008年10月29日 申請日期2007年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月27日
發(fā)明者青 馮, 李世武 申請人:西北工業(yè)大學(xué)