建筑环境测试技术 教学课件 ppt 作者 陈友明 第10章

1、第0章,10.1 热流与热量的测量 10.1.1 热流计 10.1.2 热量的测量 10.2 辐射热测量 10.2.1 辐射热计法 10.2.2 黑球温度计 10.3 烟气成分分析 10.4 声的测量 10.4.1 概述 10.4.2 噪声的度量 10.4.3 噪声的测量 10.5 建筑照明的测量,第0章,10.5.1 概述 10.5.2 光的物理度量 10.5.3 常用光照测量仪器 10.5.4 照度测量,10.1 热流与热量的测量,10.1.1 热流计 10.1.2 热量的测量,10.1.1 热流计,1.热流计的原理 2.热流计的结构 3.热流密度的测量 4.热阻式热流计的应用,1.热流计的原理,图10-1 通过厚度为和热导率 为的热流密度q,1.热流计的原理,图10-2 厚度为和热导率 为的附加壁,1.热流计的原理,图10-3 埋入热电堆的 热流量传感器 1热电堆 2匹配层材料,2.热流计的结构,1)灵敏度：0.0051000Vm2/W。 2)温度范围：-150800。 3)外部尺寸：0.8cm1.2cm50cm50cm。 4)厚度：0.076mm。,2.热流计的结构,图10-4

2、 用半镀绕丝技术制作的热电堆 1塑料带 2铜镍合金丝 3镀铜或银,2.热流计的结构,图10-5 圆盘型热电堆,3.热流密度的测量,(1)指针式热流显示仪表 指针式热流显示仪表是以指针式表头作为显示部件，其结构比较简单，成本低，是应用较为广泛的一种热流显示仪表，图所示为WY1型指针式热流显示仪表。 (2)数字式热流显示仪表 数字式热流显示仪表主要是解决弱小信号的放大和显示问题，尤其是在测量较小的热流量时，传感器输出信号可能低于1mV，需要经过放大才能显示，这就需要低漂移的精度高的仪表放大器。,(1)指针式热流显示仪表,图10-6 WY1型指针式热流显示仪表 1调零旋钮 2电源开关 3测头插口 4正反状态开关 5量程转换开关 6工作状态开关,(2)数字式热流显示仪表 数字式热流显示仪表主要是解决弱小信号的放大和显示问题，尤其是在测量较小的热流量时，传感器输出信号可能低于1mV，需要经过放大才能显示，这就需要低漂移的精度高的仪表放大器。,4.热阻式热流计的应用,(1)热流测头的选用 热流测头应尽量薄，热阻要尽量小，被测物体的热阻应该比测头热阻大得多。 (2)热流测头的安装 被测物体表面的放热

3、状况与许多因素有关，在自然对流的情况下被测物体放热的大小与热流测点的几何位置有关。 (3)热分析领域的应用 在热分析领域内，将样品放在温度场中，它所吸收或放出的热量可用差热分析仪(DTA)和差示扫描量热仪(DSC)进行测量。 (4)确定最经济的保温层厚度 利用热流计的测定结果来确定最佳保温层厚度佳。 (5)热流计和红外热像仪同时测量，了解设备散热损失 当需测热流的设备很庞大或涉及面很广时，检查它的异常部位和测量热流分布就需要很多劳动力。 (6)设备安全管理 大型电炉的炉底衬里过薄时，容易发生穿底事故；如果过厚，则停炉时会造成很大的经济损失，所以经常需要正确地掌握其厚薄。,4.热阻式热流计的应用,表10-1 热阻式热流计的应用,(1)热流测头的选用 热流测头应尽量薄，热阻要尽量小，被测物体的热阻应该比测头热阻大得多。,图10-7 热阻式热流测头的安装,(2)热流测头的安装 被测物体表面的放热状况与许多因素有关，在自然对流的情况下被测物体放热的大小与热流测点的几何位置有关。,(3)热分析领域的应用,图10-8 最佳保温层厚度的确定 1保温层施工经费曲线 2热损失 曲线 3曲线1与曲线2之和

4、,(4)确定最经济的保温层厚度 利用热流计的测定结果来确定最佳保温层厚度佳。,(5)热流计和红外热像仪同时测量，了解设备散热损失,图10-9 电炉热流管理系统 1电炉 2电极 3埋设型热流传感器 4表面型或 水冷型热流传感器 5热流计算器 6记录器,(6)设备安全管理 大型电炉的炉底衬里过薄时，容易发生穿底事故；如果过厚，则停炉时会造成很大的经济损失，所以经常需要正确地掌握其厚薄。,10.1.2 热量的测量,1.热水热量指示积算仪 2.饱和蒸汽热量指示积算仪,1.热水热量指示积算仪,(1)热水热量指示积算仪工作原理 以热水为热媒的热源生产的热量，或用户消耗的热量，与热水流量和供、回水焓值有关。 (2)热水热量指示积算仪的组成 热水热量指示积算仪的组成如图10-10所示，热水的质量流量经流量变送器转换成010mA或420mA(DC)信号，输入热水热量计。 (3)热水热量指示积算仪的使用,(1)热水热量指示积算仪工作原理 以热水为热媒的热源生产的热量，或用户消耗的热量，与热水流量和供、回水焓值有关。,(2)热水热量指示积算仪的组成,图10-10 热水热量指示积算仪的组成框图,(3)热水热量

5、指示积算仪的使用,图10-11 热水热量指示积算仪,2.饱和蒸汽热量指示积算仪,(1)饱和蒸汽热量指示积算仪的工作原理 以蒸汽为热媒的热源产热量或用户耗热量取决于蒸汽流量及蒸汽与凝水的焓差。 (2)饱和蒸汽热量指示积算仪的组成 饱和蒸汽热量指示积算仪的原理框图如图10-12所示。 (3)饱和蒸汽热量指示积算仪的应用 如图10-13所示，饱和蒸汽热量指示积算仪与标准孔板、差压流量变送器及铂热电阻配套使用，由标准孔板、差压流量变送器把蒸汽的质量流量转换成直流电信号，与测温铂电阻输出的电阻信号一起输入蒸汽热量指示积算仪，经干度设定和流量系数设定后，仪表直接指示蒸汽的瞬时流量、温度、瞬时热量和累积热量。,(1)饱和蒸汽热量指示积算仪的工作原理 以蒸汽为热媒的热源产热量或用户耗热量取决于蒸汽流量及蒸汽与凝水的焓差。,(2)饱和蒸汽热量指示积算仪的组成,图10-12 饱和蒸汽热量指示积算仪原理框图,(3)饱和蒸汽热量指示积算仪的应用,图10-13 NRZ-01型饱和蒸汽热量指示积算仪应用框图,10.2 辐射热测量,10.2.1 辐射热计法 10.2.2 黑球温度计,10.2.1 辐射热计法,1.原

6、理 2.仪器 3.测定步骤和注意事项,1.原理,图10-14 定向辐射测试原理 E辐射热 辐射热传感器温度 定向平均辐射温度,2.仪器,图10-15 定向辐射热传感器,3.测定步骤和注意事项,1)辐射热强度测定 将选择开关置于“辐射热”档，打开辐射测头保护盖将测头对准被测方向，即可直接读出测头所接受到的单向辐射热强度。 2)定向辐射温度的测量 首先在“辐射热”档读出辐射强度E值，并记下度数；然后，将选择开关置于“测头温度”档，记下此时的测头温度Ts值来，利用式(10-14)可计算出平均辐射温度TDMRT值。 3)在测量中不要用手接触测头的金属部分，以保证测试的准确性。,10.2.2 黑球温度计,1.原理 2.仪器 3.测定步骤和注意事项 4.结果计算,1.原理,为方便考虑人与周围环境的热交换，用一个假想的无限大球面来代替人周围的实际空间，如果两者与人体的辐射热交换效果相同，则此无限大球面的温度即为平均辐射温度。 环境中的辐射热被表面涂黑的铜球吸收，使铜球内气温升高，用温度计测量铜球内的气温，同时测量空气温度、风速。由于铜球内气温与环境空气温度、风速和环境中辐射热的强度有关，可以根据铜球

7、内的气温、空气温度、风速计算出环境的平均辐射温度。计算公式见式(10-15)和式(10-16)。,2.仪器,1)黑色空心铜球。 2)温度计。 3)风速计。 4)悬挂支架。,3.测定步骤和注意事项,1)将温度计测头插入黑球木塞小孔，悬挂于欲测点的1m高处。 2)15min后读数，过3min后再读一次，两次读数相同即为黑球温度，如第2次读数较第1次高，应过3min后再读一次，直到温度恒定为止。 3)测量同一地点的气温，测量时温度计温包需用热遮蔽，以防辐射热的影响。 4)按电风速计法或数字风速表法测定监测点的平均风速。,4.结果计算,1)自然对流时平均辐射温度的计算 2)强迫对流量平均辐射温度的计算,10.3 烟气成分分析,1.氧化锆氧量计的工作原理及结构 2.保证氧化锆氧量计正确测量的条件 3.测量系统,10.3 烟气成分分析,图10-16 烟气中及C 与的关系曲线,1.氧化锆氧量计的工作原理及结构,(1)氧化锆传感器的结构 氧化锆氧量计的传感器就是一根氧化锆管，它是氧量计的关键部件，其结构形式如图10-17所示。 (2)浓度差电势的形成 氧化锆在常温下为单斜晶体，当温度升高到1150左右

8、时，晶体排列变为立方晶体。,(1)氧化锆传感器的结构,图10-17 氧化锆管的结构,(2)浓度差电势的形成,图10-18 氧浓度差电池的形成,2.保证氧化锆氧量计正确测量的条件,1)因为氧浓度差电势E与氧化锆工作管的绝对温度T成正比关系，因此在测量系统中应有恒温装置，以保证输出不受温度影响。 2)工作温度T要选在800以上，一般选850，以保证有足够的灵敏度。 3)使用中应保持被测气体与参比气体的压力相等，只有这样，两种气体中的氧分压之比才能代表两种气体中的氧浓度之比。 4)参比气体中的氧分压要恒定不变，同时要求它比被测气体中的氧分压要大得多，这样，输出灵敏度大。 5)由于氧浓度差电池有使两侧氧浓度趋于一致的倾向，所以必须保证被测气体与参比气体都有一定的流速，以便不断更新；否则氧浓度差电池会使两侧含氧量逐渐平衡，输出电势下降。 6)氧化锆材料的内阻很高，并且随工作温度降低而升高，为了使输出电势测量准确，二次仪表必须有很高的输入阻抗。 7)氧浓度差电势与被测气体氧含量成对数关系，若作为调节信号使用，应对其进行线性化处理。,3.测量系统,(1)直插定温式测量系统 直插定温式测量系统是采用温

9、控电炉加热方式使氧化锆管维持恒温的测量系统，该系统由氧化锆探头、温度控制器、空气泵及显示仪表等组成。 (2)直插补偿式测量系统 直插补偿式测量系统中的氧化锆管直接插入锅炉烟道的高温部位或插入旁路烟道中，插入深度约1.5m，工作温度在700800之间，热电偶的热电势随测量端温度的变化量与氧化锆氧浓度差电势随气体温度的变化量基本相等，二者之差基本与温度无关，据此实现温度补偿，如图10-20所示。,(1)直插定温式测量系统,图10-19 直插定温式 测量系统示意图,(2)直插补偿式测量系统,图10-20 直插补偿式测量系统示意图 1氧化锆管 2内外铂电极引线 3内外铂电极 4绝缘管 5陶瓷过滤器 6高铝管 7保护套管 8法兰 9固定筒 10固定螺母 11导气管 12热电偶,10.4 声的测量,10.4.1 概述 10.4.2 噪声的度量 10.4.3 噪声的测量,10.4.1 概述,声音是由于物体的振动而产生的，辐射声音的振动物体称之为声源。声源发声后要通过一定的介质才能向外传播，而声波是依靠介质的质点振动向外传播声能的，介质的质点只是振动而不移动，所以声音是一种波动。介质的质点振动传播到人耳时引起人耳鼓膜的振动，通过听觉机构的“翻译”，并发出信号，刺激听觉神经而产生声音的感觉。,10.4.2 噪声的度量,1.声强与声压 2.声强级与声压级 3.声功率和声功率级 4.声波的叠加 5.噪声的频谱特性,1.声强与声压,(1)声强 声强是衡量声波在传播过程中声音强弱的物理量，通常用I表示。 (2)声压 所谓声压是指介质中有声波传播时，介质中的压强相对于无声波时介质压强的改变量。,(1)声强 声强是衡量声波在传播过程中声音强弱的物理量，通常用I表示。,图10-21 平面波声强与距离的关系,(1)声强 声强是衡量声波在传播过程中声音强弱的物理量，通常用I表示。,图10-22 球面波声强与距离的关系,(2)声压 所谓声压是指介质中有声波传播时，介质中的压强相对于无声波时介质压强的改变量。,2.声强级与声压级,表10-2 声强值、声压值和所对应的声强级、声压级以及与其相对应的声学环境,3.声功率和声功率级,表10-3 几种不同声源的声功率,4

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