第八章

熱量測量

熱流密度的測量熱量及冷量的測量第一節(jié)熱流密度的測量熱流密度：單位時間內(nèi)通過單位面積的熱量。兩等溫面溫差，℃兩等溫面之間的距離，m。W/m2

1．公式一．工作原理2．溫差的測量采用熱電偶帶入熱流密度公式，熱電偶系數(shù)C下降，對于相同的熱流量q，升高，靈敏度增加。C增加，對于相同的熱流量q，減少，靈敏度下降。實現(xiàn)的方法：串聯(lián)熱電偶。3．熱流計系數(shù)C：當(dāng)熱流計有單位熱電勢輸出時，通過它的熱流量。提高熱阻降低C提高靈敏度的措施提高熱電偶系數(shù)C’。二．構(gòu)造：平板型、圓弧型。以平板型為例：選一塊，厚度為1mm的環(huán)氧樹脂玻璃纖維板，將中間挖空尺寸為100*100mm，挖下的這塊剪成10*100mm的小條，作為熱電堆基板，在這些熱電堆基板上繞制熱電堆，再用環(huán)氧樹脂封于邊框內(nèi)，將熱電堆串聯(lián)起來，將兩端頭焊在接線片上，在平板的兩個端面上貼上滌綸薄膜作為保護(hù)層。三．熱電堆的制作在基板上按一定間距繞以直徑為0.07mm的康銅絲，將繞好的康銅絲的檢測板一半浸在電鍍槽中，測量范圍：0～8360kJ/m2h使用范圍：－40℃～150℃，極限200℃誤差：6％熱電堆式熱流傳感器框圖四、安裝：多點式熱流計

測定項目:熱流和溫度。

測定范圍:熱流:0-±99999W/m2或kcal/m2h。溫度:K型熱電偶

-200-1200°C。溫度:T型熱電偶-200-400°C。產(chǎn)品型號:HFM-215產(chǎn)品展商:鴻盛科儀有限公司1.便于攜帶和數(shù)據(jù)處理，體積小且重量輕2.5.5英吋彩色顯示屏幕，可顯示熱流圖型、棒狀圖型、數(shù)字顯示等。

3.六個頻道的測定，可儲存每一秒循環(huán)之?dāng)?shù)據(jù)，共27個小時。

4.數(shù)據(jù)可儲存在內(nèi)藏式3.5吋軟盤中。

5.可通過標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)功能儲存數(shù)據(jù)。

6.具有網(wǎng)絡(luò)卡和收發(fā)電子郵件功能。

7.包含充電電池和AC電源。產(chǎn)品名稱:便攜式熱流計產(chǎn)品型號:HFM-201測定項目:熱流和溫度。測定范圍:熱流:0-±9999W/m2或kcal/m2h。溫度:K型熱電偶-99.9-999.9°C。

T型熱電偶-199.9-400°C便攜式熱流計(HFM-201)1.熱流值和溫度可切換顯示。

2.溫度感應(yīng)器可切換成鉻-鋁熱電偶或銅-銅鎳電偶。

3.包含TR-B熱流感應(yīng)器。

4.可儲存20組數(shù)據(jù)檔案，總共100個數(shù)據(jù)。

5.二種電源供應(yīng)方式:干電池或AC電源。

6.標(biāo)準(zhǔn)配件RS-232C界面。

7.包括攜帶式外箱。

8.可選購打印機(jī)。第二節(jié)熱量及冷量的測量以熱量表為例。

Q＝∫Lm·△h·dt，一、熱量表的技術(shù)現(xiàn)狀

主要包括葉輪式、超聲波式和電磁式三種形式。

葉輪式流量傳感器因其測量原理和結(jié)構(gòu)相對簡單，價格較低，在戶用表中普遍采用。

流量傳感器國內(nèi)外熱量表葉輪式流量傳感器對比

結(jié)構(gòu)形式小口徑表：單流束干式；多流束干式

；大口徑表：

多流束干式

小口徑表：單流束干式

大口徑表：多流束干式

測量精度分界流量至最大流量±5%，分界流量以下至最小流量時±3%流量范圍內(nèi)≤±5%流量信號采集方式干簧管和磁性表針；動態(tài)的磁場導(dǎo)通率的變化，始動流量較高低壓力損失較高低安裝位置進(jìn)水或回水回水積算儀國內(nèi)外熱量表積算儀對比

國內(nèi)國外熱量計量方法焓值法K系數(shù)法。溫度測量方法兩線制、三線制、四線制。與左相同溫度分辨率0.01℃～0.05℃0.01℃數(shù)據(jù)存儲累積數(shù)據(jù)定時存儲與左相同供電方式電池（>5年），或交流電。與左相同通訊方式M-BUS總線，熱量值脈沖輸出，RS485總線等M-BUS總線，熱量值脈沖輸出，便攜式讀表機(jī)接口目前應(yīng)用的主要測溫敏感元件有PT電阻、熱敏電阻和新型半導(dǎo)體測溫元件。在熱量表中常用的為PT1000、PT100和PT500作為配對溫度傳感器。無論采用何種形式的溫度傳感器，都需要正確配對，滿足最小測量溫差的要求。配對溫度傳感器二、系統(tǒng)的硬件設(shè)計

中央控制單元LCD液晶顯示單元供回水溫度測量室內(nèi)溫濕度測量流量檢測單元流量控制EEPROM按鍵通訊端口硬件設(shè)計原理圖1供水溫度和回水溫度的測量選用DALLAS公司生產(chǎn)的DS18B20單線數(shù)字溫度傳感器，這種傳感器具有微型化、低功耗、高性能、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點，可直接將溫度信號轉(zhuǎn)換成串行數(shù)字信號，通過一根輸入口線與微處理器相連。VDDVDDVDD4.7k+5vμP

DS18B20與微處理器接線圖DS18B20DS18B20DS18B202室內(nèi)溫度、濕度測量

選用SENSIRION公司的SHT71溫度、濕度復(fù)合傳感器，該傳感器是該公司最新推出的數(shù)字化產(chǎn)品，直接輸出數(shù)字信號，通過一根數(shù)據(jù)線與微處理器相連，因此可簡化硬件電路設(shè)計。

接口電路圖電源引腳：供應(yīng)電壓在2.4～5.5V之間。串口時鐘輸入引腳（SCK）：同步微控制器和傳感器之間的通信。數(shù)據(jù)引腳（DATA）：DATA三態(tài)引腳用來向設(shè)備輸入、或輸出數(shù)據(jù)。3、微處理器AT89C52微處理器是ATMEL公司生產(chǎn)的8位Flash單片機(jī)系列中的一種，主要性能有：（1）內(nèi)部含有8kFlash，可進(jìn)行1000次擦寫操作；（2）內(nèi)部含有256字節(jié)的RAM；

（3）32條可編程的I/O線；（4）3個16位的定時器/計數(shù)器；（5）8級中斷源；（6）可編程串行接口；（7）片內(nèi)時鐘振蕩器。4、時鐘電路

——

DS1302低功耗帶RAM實時時鐘DS1302與微處理器接線圖

μpP1.6P1.5P1.4RSTX1I/OX2SCLKVCC0GND5、數(shù)據(jù)存儲接口電路

采用ATMEL公司的AT24C02串行電可改寫及可編程只讀存儲器E2PROM，其存儲容量為2048位，即256字節(jié)。信息存取采用2線串行接口。

5.1kΩ+5vupP2.4P2.5WPA0SCLA1SDAA2

AT24C02與微處理器接線圖5、顯示電路設(shè)計

——選用12864A液晶顯示模塊，AT89C5212864A

12864A與AT89C52接線圖BCLR熱量表BCLR熱量表1、PT1000測溫更準(zhǔn)。2、MSP430超低功耗MCU，斜率A/D方式，溫度測量分辨率＜0.03℃，使溫差測量精度接近傳感器精度。3、熱系數(shù)K動態(tài)校正，使熱量計算準(zhǔn)確4、熱量、流量、累積流量、進(jìn)回水溫度、累積工作時間、欠電提示、故障顯示等內(nèi)容全面，功能提示完備。5、靜態(tài)功耗＜0.5uA電池使用壽命≥5年。6、防磁抗干擾性能更加優(yōu)異。7、水平安裝或垂直安裝，供水管、回水管任選8、具有數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳接口（內(nèi)置脈沖式接口，外置RS485接口，無線抄表）。型

號單位BCLR-15BCLR-20BCLR-25BCLR-32BCLR-40流量m/h0.6/1.52.53.56.010最大流量m/h1.2/3.05.071220額定工作壓力Mpa1.6電子積分儀/溫度范圍℃4-95濕度范圍%3-90溫度分辨率℃0.03焓

值隨溫度變化工作環(huán)境條件℃A級5-55

B級25-55顯

示KWH8位LCD液晶顯示電

源內(nèi)部鋰電池可工作5年以