热流传感器

一、概述热流计（HeatFlowCalorimeter）热流计也称热通量计，是热能转移过程的量化检测仪器，是用于测量热传递过程中热迁移量的大小、评价热传递性能的重要工具。热流计的构成热流传感器、显示仪表及联接导线组成。手持式热流计热流传感器测量热传递（热流密度或热通量）的基本工具，是构成热流计的最关键器件,热流传感器的性能和用途决定了热流计的性能和用途。辐射热流传感器超薄热流传感器土壤热流传感器高温热流传感器二、分类依据原理：热阻式，圆箔式，辐射式等依据制造工艺：线绕式，半导体式，超薄式等依据工作温度：普通（小于200℃），高温（最高可达1900℃）依据传热方式：传导热流，辐射热流，对流热流依据安装方式：接触，非接触（空间）依据响应时间：稳态，瞬态（快速响应）1、工作原理当壁体上有传热存在时，紧贴在壁面上的薄板传感器上形成一维导热，传感器热阻层两侧表面上产生温度梯度，根据傅立叶定律可以得到通过热流传感器的热流密度为：三、热阻式热流传感器xtq三、热阻式热流传感器若热流传感器的两侧平行壁面各保持均匀稳定的温度，热流传感器的高度与宽度远远大于其厚度，则可以认为沿高度和宽度方向温度没有变化，而仅仅沿着厚度方向变化，对于一维稳定导热，可将上式写为：xtq式中----两等温面温差----两等温面之间的距离tx三、热阻式热流传感器由之前的式子可知，如果热流传感器的材料和尺寸确定，那么只要测出热流传感器两侧的温差，即可以得到热流密度。使用不同的材料制成热阻层，以不同的方式测量温差，就能做成不同机构的热阻式传感器。如果采用热电偶测量上述温差，其热电势与温差成线性关系时，其输出热电势与温差成正比，则通过热流传感器的热流为：三、热阻式热流传感器式中，C----热流传感器系数C'----热电偶系数E----热电势tCE'CEtCEq'（1）按热阻值：高热阻型精度高，附加热阻和时间延迟大，适用厚壁稳态热流测量；低热阻型反应灵敏，测温误差相对误差大，适合于动态热流测量。（2）按测温方式：热电偶（热电堆）和热电阻（或热敏电阻）。（3）按力学性能：硬平板式和可挠式。2.热阻式热流传感器类型：热电阻热流传感器1-热阻层；2-薄膜热电阻硬平板式可挠式3.热阻式热流计的安装热流传感器的安装方法：埋入式、表面粘贴式和空间辐射式热流传感器的安装方法1-埋入式2-表面粘帖式3-空间辐射式热流传感器在壁面和管道上的安装方法1-平板热流传感器2-被测物体表面3-可挠型热流传感器4-保温层5-管道四、测量精度的影响因素1、热流传感器与被测物粘贴紧密程度对热流测量精度的影响粘贴越紧密，稳定越快，测量偏差越小；反之，测量偏差越大。因此，在瞬态热流传感器的使用过程中，要尽量保证热流热流传感器能够紧密地粘贴被测物体，这样才能减少测量时间，提高测量精度。导热胶（导热硅脂）的应用，为解决这个问题提供了非常好的条件。四、测量精度的影响因素2、热流传感器厚度对热流测量精度的影响当热流传感器厚度为0.1mm时，被测物表面热流稳定非常快，从开始到稳定只用了约0.5s的时间，通过热流传感器的热流值与实际值相差2.92%。当热流传感器厚度增加到1mm时，稳定时间达到了8s，为原来的16倍，热流值的偏差达到了6.26%。这主要是由于热流传感器厚度的增加，加大了热流传感器引入的热阻，使通过热流传感器的热流值产生了较大偏移。四、测量精度的影响因素3、热流传感器边长对热流测量精度的影响热流传感器边长的改变并没有给热流的稳定时间造成太大影响，却给稳定值带来较大的偏差。边长从5mm变成10mm时，稳定热流值减小了8.4%，与实际值相差6.51%；边长从10mm变为20mm时，热流减小了4.3%，与实际值相差1.94%；边长从20mm变为30mm时，热流仅仅减小了0.4%，已经和真实值基本重合。这说明，热流传感器边长越长，稳定值越准确，且边长一定存在着一个最优值。这个最优值既能保证热流传感器尽可能小，又能保证所测热流的准确性。THEEND