CN105043570A - 测温元件表贴在管壁上测试温差的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种测温元件表贴在管壁上测试温差的方法，以测量冷却器进出管路液体间的温差；通过管路外壁处理、测温探头与管壁的直接接触、外包绝缘层、管壁温度的测试，把测试的管壁温差，作为管路内冷却液体的温差；本发明的应用条件为：冷却器进出液体管路材料相同、液体和管壁温度达到热稳定、冷热管路液体温差限值为5K。本发明的测试方法，不影响设备运行，安全性高，不需要防止液体泄漏处理，不需要在管路上进行重新安装加工，工作量小，方便快捷。

Description

测温元件表贴在管壁上测试温差的方法

技术领域

本发明涉及一种测温元件表贴在管壁上测试温差的方法。

背景技术

国家标准《GB/T5321量热法测定电机的损耗和效率》规定了用测量冷却液体流量和温升的方法确定损耗。按照该标准的要求，进出水管路液体温度计套管的安装深度为水管直径的0.6～0.8倍之间，壳壁材料应尽量薄，且导热性要好。按照这种测试要求，需要在管路上安装精度等级高、检定过的温度元件。但是重新安装温度元件，需要对管路进行钻眼加工，或者利用管路原有接口重新装配连接。这都需要防液体渗漏处理，工作量大，有安全隐患，不利于机组安全运行。

发明内容

本发明提出一种工作量小，安全方便，测试结果准确的测温元件表贴在管壁上测试温差的方法。本发明的技术方案为：测温元件表贴在管壁上测试温差的方法：

第一步，冷却器进、出液体管路材料相同：进出水管路的管径大小、管壁厚度、材质都应相同，这时进、出管路中液体和管壁的对流传热系数相同，对流传热的热通量相近；

第二步，管路外壁处理：对管壁进行清洁处理，使其干净无污渍；如果管壁有漆膜，打磨光滑，露出管道本体材料；

第三步，测温探头与管壁的直接接触：采用自粘带等绑绳，把测温探头紧固在管壁上，使之与管壁接触良好，在直接的接触式测量中，由热平衡原理可知，两个物体接触后，经过足够长的时间达到热平衡，则它们的温度必然相等；

第四步，外包绝缘层：使用绝缘材料，把测温探头与外界空气进行隔离，达到热绝缘，使测温元件不受外界环境温度的影响；

第五步，液体和管路温度稳定：不仅冷却器正常工作，达到热稳定状态，而且管路液体和管壁传导热量充分热传递，达到热平衡，冷热液体温度需要稳定；

第六步，管壁温度的测试：当冷却器达到热稳定条件，管路液体温度也达到热平衡，测试进出冷却器管路的管壁温度；

第七步，温差限值为5K：冷水管液体温度、热水管液体温度之间的温差，在5K之内，即：|tf1-tf2|<5(K)——冷水管液体温度与热水管液体温度之差的绝对值小于5K，K为温差单位；tf1——热管流体温度，℃，℃为温度单位；tf2——冷管流体温度，℃；

第八步，温差的确定：把测试的管壁温差，作为管路冷却液体的温差，即：Δtf＝Δtw；Δtw——管壁温差，K为温差单位，与℃量纲相同；“℃”表示的是温度，K表示的是温差；Δtf——管路内液体温差。

本发明理论依据：

在工程上，常见的是流体流经固体表面时的热量传递过程，称之为对流传热。对流传热通常用牛顿冷却定律(Newton'slawofcooling)来描述，即当主体温度为tf的流体被温度为tw的热壁加热时，单位面积上的加热量，可以表示为公式(3)；当主体温度为tf的流体被温度为tw的冷壁冷却时，可以表示为公式(4)。

q＝a(tw-tf)----------------------------(3)

q＝a(tf-tw)----------------------------(4)

式中：

q——对流传热的热通量，W/m2；

a——为比例系数，称为对流传热系数，W/(m²·℃)；

tf——为流体温度，℃；

tw——为管壁温度，℃；

牛顿冷却公式表明，单位面积上的对流传热速率与温差成正比关系，是传热学的基本定律之一，用于计算对流热量的多少。现仅对公式(4)进行变换：

tw＝q/a+tf--------------------------------(5)

假设q/a相同，则可分别利用公式(4)，分别写出冷水、热水管路的公式变换：

tw1＝q/a+tf1--------------------------------(6)

tw2＝q/a+tf2--------------------------------(7)

式中，

tf1——热管流体温度，℃；

tw1——热管管壁温度，℃；

tf2——冷管流体温度，℃；

tw2——冷管管壁温度，℃；

公式(7)减去公式公式(6)，则：

tw1-tw2＝tf1-tf2---------------------(8)

令Δtw＝tw1-tw2，Δtf＝tf1-tf2，则：

Δtw＝Δtf---------------------(9)

Δtw——管壁温差，K；

Δtf——管路内液体温差，K；

公式(9)与公式(1)相同,测温元件表贴在管壁上测试温差的方法，其理论依据是牛顿冷却定律。

技术效果：

本发明测温元件表贴在管壁上测试温差的方法，用以测量冷却器进出管路液体间的温差；本发明可以代替插入式元件测试冷热温度、进而求取温差的方法。本发明具有以下技术效果：

1)本发明是温差的测试方法，而不是液体本体温度的测试，应用于测试计算中只需要冷、热液体间的温差，例如冷却器的损耗计算。本发明打破了直接测试液体温度本体的束缚，采用了间接的温差测试方法；

2)本发明给出了应用条件，该应用条件也是本发明的重要组成部分，例如：进出管路材料相同、液体和管壁温度稳定、温差限值为5K，这些应用条件的规定，是准确测试的必要条件，既符合实际情况和测试要求，又体现了本发明的严谨性。

3)本发明的理论依据是牛顿冷却定律，也是牛顿冷却定律扩展和实际应用；冷、热液体与管壁间热量传递，两次应用了牛顿冷却定律，使本发明的推导和结论有了理论依据，体现了本发明科学性；

4)按本发明的测试方法，不影响设备运行，安全性高，不需要防止液体泄漏处理；不需要在管路上进行重新安装加工，工作量小，方便快捷。

附图说明

图1是测温元件插入管路液体内测试示意图。

图2是测温元件表贴在管壁上测试示意图。

绝缘材料1；温度元件2；

管路液体3；

具体实施方式：

一种测温元件表贴在管壁上测试温差的方法：

第一步，冷却器进、出液体管路材料相同：进出水管路的管径大小、管壁厚度、材质都应相同，这时进、出管路中液体和管壁的对流传热系数相同，对流传热的热通量相近；

第二步，管路外壁处理：对管壁进行清洁处理，使其干净无污渍；如果管壁有漆膜，打磨光滑，露出管道本体材料；

第三步，测温探头与管壁的直接接触：采用自粘带等绑绳，把测温探头紧固在管壁上，使之与管壁接触良好，在直接的接触式测量中，由热平衡原理可知，两个物体接触后，经过足够长的时间达到热平衡，则它们的温度必然相等；

第四步，外包绝缘层：使用绝缘材料，把测温探头与外界空气进行隔离，达到热绝缘，使测温元件不受外界环境温度的影响；

第五步，液体和管路温度稳定：不仅冷却器正常工作，达到热稳定状态，而且管路液体和管壁传导热量充分热传递，达到热平衡，冷热液体温度需要稳定；

第六步，管壁温度的测试：当冷却器达到热稳定条件，管路液体温度也达到热平衡，测试进出冷却器管路的管壁温度；

第七步，温差限值为5K：冷水管液体温度、热水管液体温度之间的温差，在5K之内，即：|tf1-tf2|<5(K)——冷水管液体温度与热水管液体温度之差的绝对值小于5K，K为温差单位；tf1——热管流体温度，℃，℃为温度单位；tf2——冷管流体温度，℃；

第八步，温差的确定：把测试的管壁温差，作为管路冷却液体的温差，即：Δtf＝Δtw；Δtw——管壁温差，K为温差单位，与℃量纲相同；“℃”表示的是温度，K表示的是温差；Δtf——管路内液体温差。测温元件2表贴在管壁上测试温差的方法，用以测量冷却器进出管路液体间的温差，应符合以下应用条件：

1)进、出管路材料相同：进出水管路的管径大小、管壁厚度、材质都应相同，这时进、出管路中液体和管壁的对流传热系数相同，对流传热的热通量相近；

2)液体和管壁温度稳定：不仅冷却器正常工作，达到热稳定状态，而且管路液体和管壁传导热量充分热传递，达到热平衡，冷热液体温度需要稳定；

3)温差限值为5K(K为温差单位)：冷水管液体温度、热水管液体温度之间的温差，在5K之内，即：|tf1-tf2|<5(K)——冷水管液体温度与热水管液体温度之差的绝对值小于5K(K为温差单位)；tf1——热管流体温度，℃(℃为温度单位)；tf2——冷管流体温度，℃(℃为温度单位)。

Claims (1)

1.一种测温元件表贴在管壁上测试温差的方法，其特征是：

第一步，冷却器进、出液体管路材料相同：进出水管路的管径大小、管壁厚度、材质都应相同，这时进、出管路中液体和管壁的对流传热系数相同，对流传热的热通量相近；

第二步，管路外壁处理：对管壁进行清洁处理，使其干净无污渍；如果管壁有漆膜，打磨光滑，露出管道本体材料；

第三步，测温探头与管壁的直接接触：采用自粘带等绑绳，把测温探头紧固在管壁上，使之与管壁接触良好，在直接的接触式测量中，由热平衡原理可知，两个物体接触后，经过足够长的时间达到热平衡，则它们的温度必然相等；

第四步，外包绝缘层：使用绝缘材料，把测温探头与外界空气进行隔离，达到热绝缘，使测温元件不受外界环境温度的影响；

第五步，液体和管路温度稳定：不仅冷却器正常工作，达到热稳定状态，而且管路液体和管壁传导热量充分热传递，达到热平衡，冷热液体温度需要稳定；

第六步，管壁温度的测试：当冷却器达到热稳定条件，管路液体温度也达到热平衡，测试进出冷却器管路的管壁温度；

第七步，温差限值为5K：冷水管液体温度、热水管液体温度之间的温差，在5K之内，即：|tf1-tf2|<5(K)——冷水管液体温度与热水管液体温度之差的绝对值小于5K，K为温差单位；tf1——热管流体温度，℃，℃为温度单位；tf2——冷管流体温度，℃；

第八步，温差的确定：把测试的管壁温差，作为管路冷却液体的温差，即：Δtf＝Δtw；Δtw——管壁温差，K为温差单位，与℃量纲相同；“℃”表示的是温度，K表示的是温差；Δtf——管路内液体温差。