CN101294857A - 一种热流计及其测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种热流计及其测量方法，将来流温度计(2)、电加热器(4)和入流温度计(5)依次安装在进入换热设备的进流管上，通过电加热器对流体的加热，使来流温度计(2)和入流温度计(5)测得的温度不同；通过积算器(8)采集流体温度T1、T2和T3、电功率W，得到流体在换热设备中释放的热能：(见上式)，式中：C_1－2分别为流体在温度T1与T2之间的平均比热，C_2－3分别为流体在温度T2与T3与之间的平均比热。本发明以温度计代替流量计，通过积算器采集的流温度计、入流温度计和出流温度计参数，按照电加热器能量平衡方程和换热设备能量平衡方程得出流体在换热设备中所释放的热能，具有测量精度高、结构简单、成本低的优点。

Description

一种热流计及其测量方法

(一)所属技术领域：

本发明涉及热计量领域，是一种热流计及其测量方法。

(二)背景技术

在建筑采暖、住宅采暖和工业生产的许多换热设备中，需要测量流体通过换热设备所释放的热能，以进行贸易结算和设备热分析。测量流体在换热设备中释放热能的仪器称作热流计或者热能表。现有技术的热流计其测量原理为：测量经过换热设备的流体流量、测量流体进入换热设备的温度、测量流体离开换热设备的温度，然后由累积运算获得，即

$Q=\underset{T_1}{\overset{T_2}{\∫}}m\·C\·\mathrm{dT}---\left(1\right)$

式中，Q为流体在换热设备中释放的热能即热流，m为流体经过换热设备的质量流量，C为流体的比热，dT为流体经过换热设备的温度差微分。

现有技术中的热流计，需要测量流体的流量、流体进入换热设备的温度和流体离开换热设备的温度，然后根据这三个测量参数由公式(1)的计算来确定流体在换热设备中释放的热能。现有技术中的热流计通常采用一个流量计、两个温度计和一个积算器，积算器根据流量计所测量的流体流量和温度计所测量的流体温度来计算热流。这样，就使得热流计结构复杂、测量精度低、制造成本高。同时，由于流量计的测量精度较差，所以现有热流计的测量精度受制于流量计。

(三)发明内容

为克服现有技术存在的结构复杂、测量精度低、仪器制造成本高的缺陷，本发明提出一种热流计及其测量方法。

为实现上述目的，本发明用温度计取代了现有技术中的流量计，并采用电加热器对流体进行加热，通过流体在电加热前后的温度变化以及流体通过换热设备的温度变化，找出流体在换热设备中所释放的热量与流体温度变化的关系，从而确定流体在换热设备中所释放的热量。

本发明包括来流温度计、电加热器、电功率计、入流温度计、出流温度计和积算器，将来流温度计、电加热器和入流温度计安装在进入换热设备的进流管上，并将电加热器安装在流温度计和入流温度计之间，通过电加热器对流体加热，使得来流温度计和入流温度计所测得的温度不同，电功率计与电加热器连接，用来测量电加热器所消耗的电能，电加热器的功率范围为能将流体温度提高0.05～0.5℃之间；将出流温度计安装在换热设备的出流管上；积算器分别与来流温度计、电功率计、入流温度计和出流温度计通信连接，并采集来流温度计所测的流体温度T1、入流温度计所测的流体温度T2和出流温度计所测的流体温度T3、以及电功率计所测的电加热器的电功率W，由电加热器的能量平衡方程即公式(2)和换热设备的能量平衡方程即公式(3)

$W=\underset{T1}{\overset{T2}{\∫}}m\·C\·\mathrm{dT}---\left(2\right)$

$Q=\underset{T3}{\overset{T2}{\∫}}m\·C\·\mathrm{dT}---\left(3\right)$

得到流体在换热设备中释放的热能

$Q=\frac{W\·C_{2-3}\·(T2-T3)}{C_{1-2}\·(T2-T1)}---\left(4\right)$

式中：C_1-2为流体在温度T1与T2之间的平均比热，C_2-3分别为流体在温度T2与T3与之间的平均比热。当流体温度T1、T2和T3确定后，C_1-2与C_2-3可由流体物性表查得具体的数值。为了减小单个温度计的测量误差以提高热流计的测量精度，将来流温度计、入流温度计、出流温度计做成两两配对的温度差计，即来流温度计与入流温度计配对做成前置温度差计，入流温度计再与出流温度计配对做成后置温度差计。

本发明以温度计代替流量计，通过积算器采集的流温度计、入流温度计和出流温度计所测的参数，按照电加热器能量平衡方程和换热设备能量平衡方程得出流体在换热设备中所释放的热能，具有测量精度高、结构简单、成本低的优点。

(四)附图说明：

图1是热流计的结构示意图。其中：

1.进流管  2.来流温度计  3.电功率计  4.电加热器  5.入流温度计6.换热设备  7.出流温度计  8.积算器  9.出流管

(五)具体实施方式：

现结合附图1对本发明作进一步描述：

实施例一

本热流计用于测量热水流经换热设备所释放的热量。

热流计由来流温度计(2)、电功率计(3)、电加热器(4)、入流温度计(5)、出流温度计(7)和积算器(8)组成。其中来流温度计、入流温度计、出流温度计采用铂电阻温度计。在进入换热设备(6)的进流管(1)上依次安装有来流温度计、电加热器、电功率计、入流温度计，电功率计与电加热器连接；在换热设备的出流管(9)上安装有出流温度计。其中来流温度计与入流温度计采用铂电阻配对做成前置温度差计，入流温度计再与出流温度计采用铂电阻配对做成后置温度差计。通过电加热器将流体的温度提高0.08℃。积算器分别与来流温度计、电功率计、入流温度计和出流温度计通信连接，并收集来流温度计所测的热水温度T1、入流温度计所测的热水温度T2和出流温度计所测的热水温度T3、以及电功率计所测的电加热器的电功率W，由

$Q=\frac{W\·C_{2-3}\·(T2-T3)}{C_{1-2}\·(T2-T1)}---\left(5\right)$

得到热水在换热设备中所释放的热能Q。式中，C_1-2为热水在温度T1与T2之间的平均比热，C_2-3分别为热水在温度T2与T3与之间的平均比热，根据热水温度T1、T2和T3，查水的物性表就得到了C_1-2与C_2-3的具体数值。

实施例二

本热流计用于测量导热油流经换热设备所释放的热量。

热流计由来流温度计(2)、电功率计(3)、电加热器(4)、入流温度计(5)、出流温度计(7)和积算器(8)组成。其中来流温度计、入流温度计、出流温度计采用半导体温度计。在进入换热设备(6)的进流管(1)上依次安装有来流温度计、电加热器、电功率计、入流温度计，电功率计与电加热器连接；在换热设备的出流管(9)上安装有出流温度计。其中来流温度计与入流温度计采用铂电阻配对做成前置温度差计，入流温度计再与出流温度计采用铂电阻配对做成后置温度差计。通过电加热器将流体的温度提高0.3℃。积算器分别与来流温度计、电功率计、入流温度计和出流温度计通信连接，并收集来流温度计所测的导热油温度T1、入流温度计所测的导热油温度T2和出流温度计所测的导热油温度T3、以及电功率计所测的电加热器的电功率W，由

$Q=\frac{W\·C_{2-3}\·(T2-T3)}{C_{1-2}\·(T2-T1)}---\left(6\right)$

得到导热油在换热设备中所释放的热能Q。式中，C_1-2为导热油在温度T1与T2之间的平均比热，C_2-3分别为导热油在温度T2与T3与之间的平均比热，根据导热油温度T1、T2和T3，查导热油的物性表就得到了C_1-2与C_2-3的具体数值。

实施例三

本热流计用于测量热水流经换热设备所释放的热量。

热流计由来流温度计(2)、电功率计(3)、电加热器(4)、入流温度计(5)、出流温度计(7)和积算器(8)组成。在进入换热设备(6)的进流管(1)上依次安装有来流温度计、电加热器、电功率计、入流温度计，电功率计与电加热器连接；在换热设备的出流管(9)上安装有出流温度计。其中来流温度计与入流温度计采用铂电阻配对做成前置温度差计，入流温度计再与出流温度计采用铂电阻配对做成后置温度差计。通过电加热器将流体的温度提高0.15℃。积算器分别与来流温度计、电功率计、入流温度计和出流温度计通信连接，并收集来流温度计所测的热水温度T1、入流温度计所测的热水温度T2和出流温度计所测的热水温度T3、以及电功率计所测的电加热器的电功率W，由

$Q=\frac{W\·C_{2-3}\·(T2-T3)}{C_{1-2}\·(T2-T1)}---\left(7\right)$

得到热水在换热设备中所释放的热能Q。式中，C_1-2为热水在温度T1与T2之间的平均比热，C_2-3分别为热水在温度T2与T3与之间的平均比热，根据热水温度T1、T2和T3，查水的物性表就得到了C_1-2与C_2-3的具体数值。

Claims (4)

1.一种热流计，包括来流温度计(2)、出流温度计(7)和积算器(8)，其特征在于用入流温度计(5)取代了现有技术中的流量计，采用电加热器(4)对流体进行加热，并将来流温度计(2)、电加热器(4)和入流温度计(5)依次安装在进入换热设备(6)的进流管(1)上，电功率计与电加热器连接，出流温度计(7)安装在换热设备(6)的出流管(9)上；积算器(8)分别与来流温度计(2)、电功率计(3)、入流温度计(5)和出流温度计(7)通信连接。

2.一种使用权利要求1所述热流计的测量方法，其特征在于通过积算器采集来流温度计所测的流体温度T1、入流温度计所测的流体温度T2和出流温度计所测的流体温度T3、以及电功率计所测的电加热器的电功率W，由

$Q=\frac{W\·C_{2-3}\·(T2-T3)}{C_{1-2}\·(T2-T1)}$

得到流体在换热设备中释放的热能，其中，C_1-2为流体在温度T1与T2之间的平均比热，C_2-3分别为流体在温度T2与T3与之间的平均比热。

3.如权利要求2所述使用热流计的测量方法，其特征在于流体温度T2的温度值高于T1。

4.如权利要求1所述热流计，其特征在于来流温度计与入流温度计配对做成前置温度差计，入流温度计再与出流温度计配对做成后置温度差计。

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