GB/T 17357-2008 設(shè)備及管道絕熱層表面熱損失現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定 熱流計(jì)法和表面溫度法

范圍
本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了采用熱流計(jì)法和表面溫度法現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定設(shè)備及管道絕熱層表面熱損失的術(shù)語(yǔ)和定義、測(cè)定儀表、傳感器的安裝、測(cè)定段的選取、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定條件、熱流計(jì)法測(cè)定步驟、表面溫度法測(cè)定步驟和結(jié)果計(jì)算、數(shù)據(jù)處理和熱流密度以確定絕熱層表面熱(冷)損失的方法及要求，包括測(cè)定儀表、測(cè)點(diǎn)選取、操作及數(shù)據(jù)處理等。
本標(biāo)準(zhǔn)適用于現(xiàn)場(chǎng)評(píng)價(jià)正常工況下的設(shè)備及管道絕熱層的絕熱性能。

術(shù)語(yǔ)和定義
GB/T 4132 中確立的以及下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本標(biāo)準(zhǔn)。
熱流計(jì)  heat flow meter
由熱流傳感器(或稱(chēng)熱流測(cè)頭)連接測(cè)量指示儀表組成的熱工儀表。使用時(shí)將其傳感器理設(shè)在絕熱結(jié)構(gòu)內(nèi)或貼敷在絕熱結(jié)構(gòu)的外表面，可直接測(cè)量得到熱(冷)損失值。
熱流傳感器  heat flux transduser；HFT
利用在具有確定熱阻的板材上產(chǎn)生溫差來(lái)測(cè)量通過(guò)它本身的熱流密度的裝置。其輸出電勢(shì)(V)與通過(guò)傳感器的熱流密度(q)成正比。
它是由芯板、表面溫差檢測(cè)器和起保護(hù)及熱阻尼作用的面板等組成。可以做成點(diǎn)狀(如圓形、正方形、長(zhǎng)方形或其他形狀)或帶狀熱流傳感器。
熱流傳感器的亞穩(wěn)態(tài)  pseudo steady state of HFT
在兩個(gè)連續(xù)的5min周期內(nèi)熱流傳感器的輸出電勢(shì)不單調(diào)變化，而且其平均值相差不超過(guò)2%。
表面溫度計(jì)  surface thermometer
以熱電偶或其他類(lèi)型溫度傳感器作為敏感元件，用于測(cè)量表面溫度的測(cè)溫儀表。如熱電偶式表面溫度計(jì)、電阻式表面溫度計(jì)。

測(cè)定儀表
按 GB/T 8174 的規(guī)定，設(shè)備及管道的保溫(冷)效果的測(cè)定分為三級(jí)。 根據(jù)測(cè)定等級(jí)的要求，應(yīng)選用相應(yīng)準(zhǔn)確度的傳感器及測(cè)定儀表，見(jiàn)表1。


傳感器及測(cè)定儀表應(yīng)根據(jù)規(guī)定的標(biāo)定周期送交有關(guān)部門(mén)進(jìn)行檢定或自行校核。
用于讀取傳感器輸出的指示儀表，其準(zhǔn)確度應(yīng)與所用的傳感器準(zhǔn)確度相匹配。必要時(shí)可選用累積式儀表、記錄式儀表或數(shù)據(jù)采集儀。
熱流傳感器的檢定
按 GB/T 10295 的方法對(duì)熱流傳感器進(jìn)行標(biāo)定，必要時(shí)繪制q/V系數(shù)與絕熱層表面溫度(視作熱流傳感器的溫度)的標(biāo)定曲線，該曲線還應(yīng)表示出工作溫度與熱流密度的范圍。

傳感器的安裝
安裝傳感器的輔助材料
附著材料
如雙面壓敏膠帶、凡士林等材料，可將傳感器固定在被測(cè)表面。
熱接觸材料
如接觸膠、導(dǎo)熱硅脂等，可使被測(cè)表面與傳感器之間保持良好的接觸。
表面材料
如涂料、薄膜或箔，可用于調(diào)整傳感器表面的熱發(fā)射率，并與被測(cè)表面的熱輻射特性相匹配。
熱流傳感器的安裝
應(yīng)保證熱流傳感器與其附著的絕熱層表面有良好的熱接觸，并對(duì)正常的傳熱狀態(tài)影響最小。
安裝時(shí)宜將熱流傳感器放在外護(hù)層內(nèi)，附著于絕熱材料的 面層上。除需測(cè)定連接處的熱損失外，應(yīng)避免放置在絕熱層的連接處或外護(hù)層的接縫處。
安裝熱流傳感器時(shí)，可用適當(dāng)?shù)母街牧稀峤佑|材料或其他適當(dāng)?shù)姆椒ㄊ蛊涓街诮^熱層表面。若熱流傳感器只能放在外護(hù)層表面時(shí)，傳感器表面應(yīng)貼附表面材料，盡可能使熱流傳感器表面的熱發(fā)射率與被測(cè)表面的熱輻射特性相匹配。
熱電偶
把熱電偶直接貼敷在被測(cè)表面進(jìn)行測(cè)量。 熱電偶絲直徑應(yīng)不大于0.4mm并應(yīng)有漆、絲或塑料絕緣。熱電偶與被測(cè)表面必須保持良好的熱接觸，可按以下兩種方法進(jìn)行貼敷:
a) 先將熱電偶絲焊在一塊導(dǎo)熱性能良好的金屬集熱塊或片上，再整體貼敷到被測(cè)表面上；
b) 將熱電偶焊在或埋在被測(cè)面上專(zhuān)門(mén) 開(kāi)的小槽里。
熱電偶絲沿等溫面緊密接觸的長(zhǎng)度應(yīng)不小于100mm。
表面溫度計(jì)
將熱電偶式、熱電阻式等表面溫度計(jì)的傳感器直接與被測(cè)表面緊密接觸。

測(cè)定段的選取及測(cè)點(diǎn)的選取
測(cè)定段的選取
應(yīng)根據(jù)測(cè)定目的、運(yùn)行工況和絕熱結(jié)構(gòu)選擇有代表性的區(qū)域作為測(cè)定段。應(yīng)避開(kāi)連接縫隙處、結(jié)構(gòu)破損處或其他不連續(xù)處，必要時(shí)可將其另設(shè)測(cè)定段。
有條件時(shí)可先用紅外溫度計(jì)、熱像儀進(jìn)行普遍掃描粗測(cè)。根據(jù)絕熱層表面溫度的均勻狀態(tài)分析其表面熱損失狀況，以確定有代表性的區(qū)域。
原則上應(yīng)按等溫區(qū)域布置測(cè)點(diǎn)。 對(duì)于使用均質(zhì)材料的絕熱結(jié)構(gòu)，可以按設(shè)備內(nèi)部介質(zhì)溫度的分布來(lái)劃分；對(duì)于使用非均質(zhì)材料的絕熱結(jié)構(gòu)，宜通過(guò)測(cè)定劃分等溫區(qū)域。
測(cè)點(diǎn)的選取
設(shè)備
對(duì)于圓筒形設(shè)備，應(yīng)分別在筒體、封頭或頂蓋布置測(cè)點(diǎn)。
對(duì)方形設(shè)備，應(yīng)在其各壁面劃分若干正交網(wǎng)格，在網(wǎng)格中布置測(cè)點(diǎn)。
管道
橫管和豎管應(yīng)分別布置測(cè)點(diǎn)。
沿管長(zhǎng)取若干個(gè)測(cè)定截面，在每個(gè)截面的圓周上布置測(cè)點(diǎn)。圓周上的布點(diǎn)位置和數(shù)量可采用等分的方法確定，或視表面溫度分布狀況和環(huán)境條件(風(fēng)、位置等影響)，通過(guò)預(yù)測(cè)試確定。

現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定條件
應(yīng)盡可能排除和減少外界因素對(duì)測(cè)定的影響，測(cè)定應(yīng)原則上滿足一維穩(wěn)定傳熱條件。宜在穩(wěn)定工況運(yùn)行12h以后進(jìn)行測(cè)定，新建工程或修復(fù)工程需熱態(tài)運(yùn)行240h以上進(jìn)行測(cè)定。
應(yīng)在風(fēng)速不大于0.5m/s的條件下進(jìn)行測(cè)定，如不能滿足時(shí)應(yīng)增加擋風(fēng)裝置。
室外測(cè)定應(yīng)選擇在陰天或夜間進(jìn)行，以避免傳感器受太陽(yáng)直接輻射的影響； 如不能滿足時(shí)應(yīng)加遮陽(yáng)裝置，待穩(wěn)定一段時(shí)間后再測(cè)定。
室外測(cè)定應(yīng)避免在雨雪天氣條件下進(jìn)行。
環(huán)境溫度、風(fēng)速應(yīng)在距離測(cè)點(diǎn)位置1m處測(cè)得，并應(yīng)避免其他熱源的影響。

熱流計(jì)法測(cè)定步驟
測(cè)定段選取和傳感器安裝
按"測(cè)定段的選取及測(cè)點(diǎn)的選取"的要求在絕熱的設(shè)備及管道上選擇適當(dāng)?shù)臏y(cè)量區(qū)域，并按"熱流傳感器的安裝"所述的方法正確安裝熱流傳感器。
將熱流傳感器連接到測(cè)定指示儀表、累積式儀表或計(jì)算機(jī)控制的數(shù)據(jù)采集裝置上。
數(shù)據(jù)讀取
按"現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定條件"的要求，當(dāng)達(dá)到亞穩(wěn)態(tài)時(shí)讀取數(shù)據(jù)。
由于測(cè)試工況和環(huán)境條件的變化，輸出的數(shù)據(jù)會(huì)有波動(dòng)，則應(yīng)求取波動(dòng)范圍內(nèi)的平均值。必要時(shí)可使用累積式儀表、記錄式儀表或數(shù)據(jù)采集儀，分析數(shù)據(jù)變化狀況，取累積平均值。
熱流密度分布不均勻時(shí)，應(yīng)取多個(gè)位置讀取數(shù)據(jù)，以全面反映保溫結(jié)構(gòu)的熱損失狀況。
氣象條件的測(cè)量
測(cè)量靠近安裝熱流傳感器處的氣象條件。如溫度、濕度、風(fēng)速等，以便于測(cè)定結(jié)果的綜合分析。

表面溫度法測(cè)定步驟及結(jié)果計(jì)算
測(cè)定步驟
按"測(cè)定段的選取及測(cè)點(diǎn)的選取"的要求在絕熱的設(shè)備及管道上選擇適當(dāng)?shù)臏y(cè)量區(qū)域。并按"熱電偶"所述的方法正確安裝熱電偶或按"表面溫度計(jì)"的要求使用表面溫度計(jì)，測(cè)定絕熱層的表面溫度。
用溫度計(jì)在離被測(cè)物1m以外處，測(cè)定環(huán)境溫度。必要時(shí)，可在溫度計(jì)的感溫部位包覆通風(fēng)的鋁箔屏蔽套，以防止其他熱輻射源的影響。環(huán)境溫度測(cè)定應(yīng)與表面溫度測(cè)定同步進(jìn)行。
表面溫度數(shù)據(jù)的讀取
a) 每個(gè)測(cè)點(diǎn)應(yīng)穩(wěn)定3min～5min即達(dá)到熱平衡后讀取數(shù)據(jù)；
b) 每個(gè)測(cè)點(diǎn)應(yīng)測(cè)量記錄三次，按算術(shù)平均法求取平均值。
在進(jìn)行表面溫度測(cè)定的同時(shí)，用風(fēng)速計(jì)測(cè)量風(fēng)速，測(cè)定風(fēng)向。
測(cè)量絕熱設(shè)備及管道的外型尺寸。
熱流密度的計(jì)算
根據(jù)被測(cè)物的表面溫度、環(huán)境溫度及表面換熱系數(shù)，按式(1)計(jì)算散熱熱流密度q: 

式中:
q ———熱流密度，單位為瓦每平方米(W/m²)；
α ———表面換熱系數(shù)，單位為瓦每平方米開(kāi)爾文[W/(m²·K)]，計(jì)算方法見(jiàn)附錄A；
T_W ———表面溫度，單位為開(kāi)爾文(K)；
T_F ———環(huán)境溫度，單位為開(kāi)爾文(K)。


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