测温元件表贴在管壁上测试温差的方法
【技术领域】
[0001]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】
[0002]国家标准《GB/T 5321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】
[0003]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:
[0004]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；
[0005]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；
[0006]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；
[0007]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；
[0008]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；
[0009]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；
[0010]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，S卩:I tfl-tf2 I〈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；tfl一一热管流体温度，V，°C为温度单位；tf2—一冷管流体温度，°C ;
[0011]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:Atf =Atw;A tw一一管壁温差，K为温差单位，与°(:量纲相同；“ 0C ”表示的是温度，K表示的是温差；Δ tf 管路内液体温差。
[0012]本发明理论依据:
[0013]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’s law of cooling)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)。
[0014]q = a(tw-tf)----------------------------(3)
[0015]q = a(tf-tw)----------------------------(4)
[0016]式中:
[0017]q——对流传热的热通量，W/m2 ；
[0018]a--为比例系数，称为对流传热系数，W/(m2.°C );
[0019]tf 为流体温度，°C ;
[0020]tw一一为管壁温度，V ;
[0021]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:
[0022]tw = q/a+tf--------------------------------(5)
[0023]假设q/a相同，则可分别利用公式⑷，分别写出冷水、热水管路的公式变换:
[0024]twl = q/a+tf 1--------------------------------(6)
[0025]tw2 = q/a+tf 2--------------------------------(7)
[0026]式中，
[0027]tfl——热管流体温度，°C ;
[0028]twl一一热管管壁温度，V ;
[0029]tf2一一冷管流体温度，V ;
[0030]tw2——冷管管壁温度，°C ；
[0031]公式(7)减去公式公式(6)，则:
[0032]twl~tw2 = tf l~tf2---------------------(8)
[0033]令 Δ tw = twl~tw2, Δ tf = tfl_tf2，则:
[0034]Δ tw = Δ tf---------------------(9)
[0035]Δ tw--管壁温差，K ；
[0036]Δ tf 管路内液体温差，K ；
[0037]公式(9)与公式(I)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。
[0038]技术效果:
[0039]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:
[0040]I)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；
[0041]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。
[0042]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；
[0043]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】
[0044]图1是测温元件插入管路液体内测试示意图。
[0045]图2是测温元件表贴在管壁上测试示意图。
[0046]绝缘材料I ;温度元件2 ；
[0047]管路液体3 ；
【具体实施方式】
:
[0048]一种测温元件表贴在管壁上测试温差的方法:
[0049]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；
[0050]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；
[0051]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；
[0052]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；
[0053]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；
[0054]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；
[0055]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，S卩:I tfl-tf2 I〈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；tfl一一热管流体温度，V，°C为温度单位；tf2—一冷管流体温度，°C ;
[0056]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:Atf =Δ tw ; △ tw一一管壁温差，K为温差单位，与°(:量纲相同；“ 0C ”表示的是温度，K表示的是温差；Δ tf一一管路内液体温差。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:
[0057]I)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；
[0058]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；
[0059]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5Κ之内，S卩:I tfl-tf2 I〈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)；tfl一一热管流体温度，0C (°C为温度单位)；tf2—一冷管流体温度，V (°C为温度单位)。
【主权项】
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:tfl-tf2 I〈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；tfl一一热管流体温度，V，°C为温度单位；tf2—一冷管流体温度，°C ; 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:△ tf = △ tw ;Atw一一管壁温差，K为温差单位，与。C量纲相同；“°C”表示的是温度，K表示的是温差；A tf 管路内液体温差。
【专利摘要】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。
【IPC分类】G01K1/14, G01K17/08
【公开号】CN105043570
【申请号】CN201510566375
【发明人】苟智德, 富立新, 韩毅, 魏长健, 李明宇, 孙铎
【申请人】哈尔滨电机厂有限责任公司
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年9月8日