温度变化和热量的关系范文篇1

关键词：自动控制风机盘管变风量系统制冷装置新风机组恒温控制器电动阀

一、工程概况：

本空调工程全部采用吊顶暗装风机盘管加独立新风系统。室内风机盘管承担全部的室内冷负荷和湿负荷，新风机组把引入的室外新风处理到室内焓值，再按需求分配到各个房间。按舒适性空调设计，采用露点送风。系统冷热源选用风冷式空气源热泵，安置于天台上。空调水系统采用一次泵定水量系统，双管制，闭式循环。系统主机采用远程控制，各房间的风机盘管可单独控制调节。

二、空气房间温度自动控制是通过接通或断开电加热器，以增加或减少精加热器的热量，而改变送风温度来实现的。

空调温度自动控制系统常用的改变送风温度方法有：控制加热空气的电加热器，空气加热器（介质为热水或蒸汽）的加热量或改变一、二次回风比等。室温控制规律有位式、比例、比例积分、比例积分微分以及带补偿与否等几种。设计时应根据室温允许波动范围大小的要求，被控制的调节机构及设备形式，选配测温传感器、温度调节器及执行器，组成温度自动控制系统。

（1）控制电加热器的功率

控制电加热器的功率来控制室温的系统，其原理图及方框图见下

①是室温位式控制方案，由测温传感器TN，位式温度调节器TNC，及电接触器JS组成。当室温偏离设定值时，调节器TNC输出通断指令的电信号，使电接触器闭合或断开，以控制电加热器开或停，改变送风温度，达到控制室温的目的

②是室温PID控制方案，由测温传感器TN，PID温度调节器TNC及可控硅电压调整器ZK组成，可实现室温PID控制。

（2）控制空气加热器的热交换能力

控制进入空气加热器热媒流量的室温控制系统及其原理如下：

该方案是由测温传感器TN，温度调节器TNC，通断仪ZJ及直通或三通调节阀组成。当室温偏离设定值时，调节器输出偏差指令信号，控制调节阀开大或关小，改变进入空气热交换器的蒸汽量或热水量，从而改变送风温度，达到控制室温的目的。

（3）制进入空气加热器的热水温度

该温控方案组成与上面相同，不同的是控制三通阀来改变进入空气加热器的水温，改变热交换能力，达到控制室温的目的。

三、房间空气相对湿度自动控制的方法

空调房间温湿度控制：

空调房间温湿度的干扰因素的多样性，气候变化的多工况性以及房间存在的较大的热惯性等因素使得利用单回路直接控制房间温湿度的方法难以达到满意的调节效果。因此，应该另选有效的方法。针对空调房间的热特性，采用串级调节较适宜。其调节框图如图所示

室温调节器用于克服维护结构传热，室内热源散热引起的室温干扰。室温调节器根据房间内实际温度与设定温度的偏差调整送风温度的设定值。送风温度调节器则用来控制送风温度。这一环节主要克服在不同的季节，新风、回风混合比的变化引起的对换热器的出口状态干扰。使其在进入房间前受到一定的抑制，减少对室内状态的影响。采用串级调节后，还能改变对象的时间特性，提高系统的控制质量。

四、风机盘管空调系统的自动控制

（一）温控器

（1）风机盘管宜采用温控器控制电动水阀，手动控制风机三速的控制方式。风机启停与电动水阀连锁。

（2）冬夏季均运行的风机盘管，其温控器应有冬夏转换措施。一般以各温控器独自设置冬夏转换开关为好。

（二）节能钥匙

（1）房间设有节能钥匙系统时，风机盘管宜与其连锁以节能。

（2）当要求不高时，可采用插、拔钥匙使风机盘管启动或断电停转的方式。使用要求较高时，可增设一个温度开关。

（三）定流量水系统

风机盘管定流量水系统自控方式较简单易行，但节能效果没有变流量自控方式好。

五、风机盘管的定流量水系统自动控制

该工程使用定流量二管制，其风机盘管机组的控制通常采用两种方式。

（1）三速开关手控的二管制定流量系统

采用二管制水系统时，表面冷却器中的水是常通的。水量依靠阀门的一次性调整，而室温的高低是由手动选择风机的三档转速来实现的。

（2）温控器加三速开关的二管制定流量水系统

采用这种控制的水系统时，表面冷却器中的水是常通的，水量依靠阀门一次性调整。室内温度控制器控制风机启停，而手动三档开关调节风机的转速。

温控器选择AFT06*系列即可满足要求。该系列是带浸入式套管的。

六、变风量系统的监控

变风量系统的基本思想是当室内空调负荷改变以及室内空气参数设定值变化时，自动调节空调系统送入房间的送风量，使通过空气送入房间的负荷与房间的实际负荷相匹配，以满足室内人员的舒适要求或工艺生产要求。同时送风量的调节可以最大限度的减少风机的动力，节约运行能耗。

除了节能的优势外，VAV系统还有以下特点：（1）能实现局部区域的灵活控制，可根据负荷变化或个人舒适度要求调节。（2）由于能自动调节送入各房间的冷量，系统内各用户可以按实际需要配置冷量，考虑各房间的同时使用系数和负荷分布，系统冷源配置可以减少20%~30%左右，设备投资相应较大减少。（3）室内无过冷过热现象。

该系统采用单风管再加热VAV空调系统，其原理和控制系统图如下：

七、空调用制冷装置的自动控制

1、蒸发器的自动控制

空调用制冷装置系统的蒸发器和冷凝器温度的自动控制如图所示

空调负荷是经常变化的，因此，要求制冷装置的制冷量也要相应地变化。而制冷量的变化，就是循环的制冷剂流量的变化，所以需要对蒸发器的供液量进行调节，实现对载冷剂即被冷却物质的温度控制。空调用制冷装置的中常用的供液量自动控制的设备是热力膨胀阀。

热力膨胀阀的一种直接作用式调节阀，安装在蒸发器入口管上，感温包安装在蒸发器的出口管上。DV1和DV2是电磁阀，压缩机停时，电磁阀立即关闭，切断冷凝器至蒸发器的供液。

2、冷凝器的自动控制

在制冷装置上通常用冷却水量调节阀来调节冷凝温度。冷却水量调节阀是一种直接作用式调节阀，安装在冷凝器的冷却水进水管上，它的压力测量温包安装在压缩机的排气端，或冷凝器的制冷剂入口端，以感受Pl的变化。

3、制冷装置的自动保护

为了保证制冷装置的安全运行，在制冷系统中常有一些自动保护器件。制冷系统常用的自动保护包括排气压力保护、吸气压力保护、减压保护、断水保护、冷冻水防冻保护等。其系统图如下：

（一）排气与吸气压力自动保护

在制冷设备中设置了安全阀，还使用压力控制器来控制排气压力。当排气压力超过设定值时，压力控制器立即切断压缩机电动机电源，起高压保护作用；控制吸气压力的采用压力控制器PxS。它对吸气压力有保护作用。

（二）油压的自动保护

在制冷压缩机运转过程中，它的运动部件会摩擦生热。为了防止部件因发热而变形而发生事故，必须不断供给一定压力的油。油压控制器是一个压差控制器，用它可以实现制冷装置油压的自动保护。

（三）断水自动保护

为了保证压缩机的安全，在压缩机水套出水口和冷凝器出水口，装设了断水保护装置。该装置是由测量冷凝器出水口水的电阻的两个电极，配以晶体管控制电路的水流控制器SLS及继电器所组成。

（四）冻水防冻自动保护

在制冷装置运行中，蒸发器中冷冻水温度过低，容易发生冻结影响压缩机的正常运行，因此设置了冷冻水防冻自动保护系统。该系统是在蒸发器出口端安装了温度控制器TfS，当冷冻水出口处温度降至较低时，温度控制器使中间继电器断开，压缩机也就停止运转；在压缩机停转后，若蒸发器冷冻水温度回升到某一温度时，温度控制器使中间继电器接通，冷冻水泵和冷却水泵就重新启动，而压缩机也恢复运转。

4、水量调节阀的选择：

根据系统水管管径尺寸为：DN25DN32DN50三种，选择相应阀门口径的电动调节阀。结果如下：（品牌：丹佛斯）

阀门口径KV值经过阀们的流量（m^3/h）

压降(bar)压降(bar)压降(bar)压降(bar)压降(bar)压降(bar)压降(bar)压降(bar)压降(bar)

0.20.250.30.350.40.450.50.550.6

DN25104.475.005.485.926.326.717.077.427.75

DN32167.168.008.769.4710.1210.7311.3111.8712.39

DN504017.8920.0021.9123.6625.3026.8328.2829.6630.98

二通阀选择：DN25Kvs=10m^3/h编号：065Z3420法兰连接VL2（PN6）

065B1725法兰连接VF2（PN16）

065B1525法兰连接VFS2（PN25）

DN32Kvs=16m^3/h编号：065Z3421法兰连接VL2（PN6）

065B1732法兰连接VF2（PN16）

065B1532法兰连接VFS2（PN25）

DN50Kvs=40m^3/h编号：065Z3423法兰连接VL2（PN6）

065B1750法兰连接VF2（PN16）

065B1550法兰连接VFS2（PN25）

三通阀选择：DN25Kvs=10m^3/h编号：内螺纹：065B1425外螺纹：065B1325

法兰连接VF3，VL3

DN32Kvs=16m^3/h编号：内螺纹：065B1432外螺纹：065B1332

DN50Kvs=40m^3/h编号：内螺纹：065B1450外螺纹：065B1350

模拟量控制驱动器：AME15，AME16，AME25，AME35

AME电子驱动器用在DN50以下的VRB，VRG，VF，VL，VFS2，VEF2阀门。该驱动器自动适应行程到阀的终端位置以减少调试时间。电源电压：24V~。适配器编号：065Z7548，介质温度超过150℃。阀杆加热器，用于DN15~DN50的阀门，编号是065B2171。

手动平衡阀：MSV-C该阀用于平衡制冷、供热和生活用水系统的流量。其特点有：固定的测量孔板；带有2件针式测量接头；手轮具有关断功能，一圈360度均可读数；数字刻度指示，并具有锁定功能；固定孔板测量精度是+-5%，MSV-C为内螺纹。

八、风机盘管系统的监控

风机盘管系统的控制通常包括风机转速控制和室内温度控制两部分。

1、风机盘管系统的监控功能

（1）室内温度测量；（2）冷、热水阀开关控制；（3）风机变速及启停控制

其监控原理图如图

九、新风机组的监控

新风机组通常与风机盘管配合进行使用，主要是为各房间提供一定的新鲜空气，满足人员卫生要求。其基本监控功能有：（1）监测功能检查风机电机的工作状态，确定是处于开或关；检测风机电机的电流是否过载；测量风机出口处的空气温湿度，以了解机组是否已将新风处理到要求的状态；测量空气过滤器两侧的压差，以了解过滤器是否要求清洗；检查新风阀状态，确定是开还是关。（2）控制功能根据要求启停风机；控制水量调节阀的开度；控制干蒸汽加湿器调节阀的开度；换热器的冬季防冻保护（3）集中管理功能显示新风机组启停状态，送风温湿度，风阀，水阀状态。通过中央控制管理机启停机组，修改送风参数设定值

为实现上述功能，相应的硬件配置如下：

新风机组的新风阀配置开关式风阀控制器。这是因为新风机组的风量是根据工作区内人员数量计算出来的，一般不做调节，因此新风门只有开、闭两种状态。在风机开启时，风阀全开，停机时，风阀全关。风阀的控制通过一路DO通道完成。当输入为高电平时，风阀全开；低电平时，风阀全关。若要了解风阀的实际状态，还可以用一路DI接受风阀执行器的反馈信号。

十、电子机械房间恒温控制器RMTE

该控制器广泛应用于商业、工业和住宅建筑。适用于供热，制冷和全年空调系统的室温控制，特别是风机盘管和电加热器等。特点是：高度敏感，无基准振动问题，硬防火塑料底座和上盖，一体结构，易于安装，系统OFF位置，切断所有环路。RMTE-HC2适用于2管制供热/关断/制冷，温度范围是10~30℃。电源等级：230V+-10%50/60HZ电流等级：恒温控制器1A230V/AC风机6（2）A230V/AC

十一、区域电动阀ZV-2/3

该系列阀门与时间温度控制器一起用来控制家庭和商业的中央供热，热水及冷水系统中的水量。主要参数：适用于各种安装要求和偏好，适用于供热和供冷应用，性能可靠，使用寿命长，易于安装和接线，结构坚固。相关数据如下：

类型产品编号种类DN关闭压力KV螺纹（外）介质

ZV-215087N72402-通开/关152.5bar3.2G1/2”制冷/热水（+5/+90）

ZV-220087N7241202bar3.2G3/4”

ZV-225087N7242250.8bar6.8G1”

ZV-315087N72373-通分流器152.5bar4.3G1/2”

ZV-320087N7238201bar4.6G3/4”

ZV-325087N7239251bar5.7G1”

十二、SIEMENS3LD主控和急停开关

3LD1开关可用于控制主回路、辅助回路以及三相电机和其它负载。应用

它是手动隔离开关，符合IEC947-3/DINVDE0660第107部分(EN60947-3)标准，并且满足隔离要求。3LD1控制开关可以用于：起/停(ON/OFF)。控制该开关有三个相邻的主触头，在开关的任何一边都可以装第四个触头。这个触头可以是N触头或一个带1常开和1常闭触点的开关

SIEMENS3TH中间继电器

3TH系列中间继电器，适用于交流50Hz或60Hz，电压至660V和直流电压至600V的控制电路中，用来控制各种电磁线圈及作为电信号的放大和传递，符合IEC947，VDE0660，GB14048等标准。继电器动作机构灵活，手动检查方便，结构设计紧凑，可防止外界杂物及灰尘落入继电器的活动部位。接线端都有罩覆盖，人手不能直接接触带电部位，安全防护性很高；继电器电磁铁工作可靠、损耗小、噪音小、具有很高的机械强度，线圈的接线端装有电压规格标志牌，标志牌按电压等级著有特定的颜色，清晰醒目，接线方便，可避免因接错电压规格而导致线圈烧毁。

十三、压差控制器

根据阀门口径，选择以下几种：ASV-PVDN25ASV-PVDN32AIPDN50

ASV压差平衡阀可自动保证供热和制冷系统的水力平衡。该工程中采用的是定水量系统，压差控制器用在排气与吸气压力自动保护中。使用ASV阀门，可避免烦琐的调试过程，安装完阀门即可。在所有负荷下自动平衡系统，也有助于节能。安装时需安在回水管，且流向应与阀体上的箭头一致。

十四、参考文献

建筑环境与设备的自动化刘耀浩天津大学出版社

建筑设备自动化卿晓霞重庆大学出版社

温度变化和热量的关系范文

关键词：土石坝分布式光纤温度渗流监测

Abstract

Thisinnovativeuseofdistributedfiberoptictemperaturesensingtechnologyforearthdamseepagemonitoringarecarriedoutsystematicresearch,themainresearchprograminclude:modelbuilding,theoreticalanalysis,modelvalidation.Themainresearchcontentsincludethefollowing:(1)Temperaturevariationofearthdamandseepagemodel.(2)fiberRaman(Raman)scatteringofspontaneousmonitoringseepagemodel.(3)Mandatorymonitoringoftheheatingfiberpercolationmodel.

Keywords:DamDistributedopticalfiberTemperatureTheseepagemonitoringVelocityofflow

中图分类号：TP212文献标识码：A

一、综述

地层中的温度分布规律是随着深度的增加而稳定升高。坝区或坝基中发现的低温异常一般与库水集中渗漏有关，据此可用温度来检测水库的渗漏。当渗漏的库水在坝体中流动时，流动的水体会将热量带入或带出坝体。这样，大坝稳定的温度场就会受到渗漏水的扰动。通过光纤的自发后向拉曼散射可定性地判断大坝的渗漏状况；通过对传感光纤强制加热，应用热传导和热对流理论，定量地监测坝体渗流状况：包括渗流流速、渗流量、渗流比降。

二、温度与渗漏模型的建立

（一）、模型基本假定

土石坝属于连续的离散介质，热传导率很低。对于粘土，土体热传导率基本保持不变。在没有严重渗漏的工况下，坝体温度场基本处于稳定。在发生渗漏的工况下，渗漏水会与坝体发生热量交换，坝体温度场会受到渗流的影响而发生变化。本文为了通过坝体温度研究坝体渗漏，作如下假定：

（1）土体为连续介质，渗流为连续渗流；

（2）土体的导热系数不随含水率的变化而变化；

（3）忽略坝体孔隙中气相，只考虑固液两相。

（二）、基于坝体温度场的渗漏模型

在坝体未发生渗漏或渗漏很小的工况下，坝体与外界没有发生热量交换，坝体温度场基本趋于稳定。当坝体中存在较大渗流时，渗漏水将热量带入或带出坝体，坝体的温度场将发生明显变化。温度的变化幅度、温度变化区域、变化延续时间取决于渗流流速、渗漏水流量和渗漏区域的面积等渗流指标。

三、分布式光纤渗流监测研究

（一）、传热模型建立

非渗流状态下，大坝坝体和地基处于非饱和状态。光纤和土体之间的传热方式为热传导；在渗流状态下，大坝坝体和地基处于饱和状态。光纤和土体之间的传热方式为热传导，光纤与渗水之间的传热方式为热对流。由于通常情况下，光纤，坝区和坝基的温度不会很高，故忽略热辐射。

对于热传导，把坝体材料简化为一个均一材料，采用导热系数换算法统一考虑光纤和土体的导热问题。对于热对流，利用流体横向掠过管束的对流换热准则进行分析。

（二）、拉曼自发散射渗流监测模型

1．模型建立

拉曼自发散射渗流模型是利用坝体温度的变化特征（变化幅值、变化速率、变化范围）来表征坝体的渗漏及渗流状况。依据坝体温度场的分布规律，将坝体简化为一个温度随深度呈线性分布的恒温结构。借助光纤拉曼自发散射原理，对坝体温度进行实时监控。在坝体不发生严重渗漏的工况下，监控得到的温度场是呈线性分布的温度温度场。在坝体发生严重渗漏的工况下，渗漏水必定会引起坝体温度场的局部明显的改变。在发生渗漏的坝体部位，其温度场分布不再呈线性分布，将呈现出奇异点或奇异区域。根据温度场的变化特征，反馈坝体的渗漏、渗流状况。

2．温度传感分析

分布式光纤温度传感器测温原理：向光纤发射一束脉冲光，脉冲光会向四周发射散射光。散射光一部分又会沿光纤返回入射端。散射光中的Raman散射光含有Stokes和Anti-Stokes光，这两种光强度之比和温度之间有以下关系：

（1）

式中：－－Anti-Stokes光强度，用A表示；－－Stokes光强度，用B表示

－－温度相关系数；－－普朗克系数,；－－真空中光速,；－－拉曼平移量,；－－玻尔兹曼常数,；－－绝对温度值,。

令的值为D,则：，单位为，带入常输得：

=

图1-1光纤拉曼散射光谱示意图

自发式光纤温度传感方式主要应用于实现温度的分布式测量。不需要外界辅助信号，通过光拉曼（Raman）散射特征（频率、振幅）来表征坝体温度场特性。

（三）、温度渗流耦合方程

坝体温度场变化，主要由流体与坝体土颗粒的热传导和流体与坝体土颗粒的热对流的影响。根据能量守恒定律，单位体积的坝土，在单位时间内，单位温度变化吸收（放出）的能量等于外界带入（带出）的热量。即：

式中：C为坝体土颗粒比热容，；为水比热容，；T为温度，℃；t为时间，s；为坝体土颗粒导热系数，（这里表示由导热系数换算法处理的导热系数）；为水的密度，；为达西渗流速度，。

当水流速度较大时，对流传热占热量交换的大部分。这是热传导可以忽略。上式变形为：

当渗流稳定后，导数很小或为零，所以：

在二维平面内，,为温度梯度，为热流传播速度。

则：（2）

的物理意义：温度场中某一点的温度传至温度场中另一点所需要的时间。在二维场中为一二维向量，即：。

（四）、强制加热光纤渗流监测模型

强制加热光纤渗流模型是利用加热前后光纤的温度变化特征（幅值、变化速率）来表征坝体特定部位的渗漏及渗流状况。强制加热光纤渗流监测模型基本依据是加热光纤与坝体土料、渗漏水模型之间的热传导和热对流原理。依据能量守恒定律，推导渗漏水的渗流流速。式中：—通电加热光纤的功率，—以热传导方式传输的热量，—以热对流方式传输的热量。加热光纤与坝体土料之间的传热主要为热传导，与渗漏水之间的传热主要为热对流。

1．热传导分析

对于复杂的大坝土体采用有效导热系数法。用宏观的方法加以归纳，将实际多孔介质传热问题折算为一般固体材料的导热问题。根据傅里叶定律：

式中：－－为光纤通过热传导向介质传输的热量；－－导热面积；－－折算后的坝体或坝基的导热系数；－－温度；－－导热距离。

利用差分格式对上式进行变换的得：(3)

式中：－－坐标点的温度；－－坐标+点的温度；－－光纤加热温度影响范围。

2、对流传热分析

对于光纤和渗漏水之间的热对流，利用流体横向掠过管束的对流换热准则进行分析。计算流体横向掠过管束的平均表面传热系数应采用如下准则关系计算：（4）

式中：和分别为垂直于流体流动方向和沿着流动方向上管束之间的距离；

为管排数目修正系数；c、n、m及p为准则关系式中的常数。为普朗特数，取值在0.7——120；为流体平均温度下普朗特数；为管束壁面温度下的普朗特常数；为外掠单管的雷诺特征数；为努塞尔数，一个反映对流传热强弱的无量纲数。

(5)

式中：为传热膜系数；为传热面的几何特征常数，即光纤外径d；为流体热传导率。将上述表达式写成：

（6）

式中的就是对流换热下的导热系数。上式就可以把对流换热转化为相当于传热过程仅以热传导方式进行时的传热方式进行分析。

利用式（4）、（6）就可以计算出渗漏水和光纤之间的对流换热系数，

整理得：（7）

式（7）征数的计算：

①为外掠单管的雷诺特征数：，其中，为渗流流速；为光纤外径；为渗水运动粘滞系数。

②为普朗特数：流体力学中表征流体流动中动量交换与热交换相对重要性的一个无量纲参数，反映流体物理性质对对流传热过程的影响。，式中为定压渗水比热容；为热导率。

式（7）经整理得：

（8）

对于式（8）中的,当光纤埋设好后为一常数，记为，这里定义为光纤管束特征系数：可由实验测算得出，得出各个温度条件的的值，记为，这里定义为普朗特相对系数。则整理式（8）得：

(9)

令上式中的,则有：

就是对流换热下的对流表面换热系数。

3．温度渗流流速耦合

对于渗漏，发生渗漏通道的坝体部位渗水流速较大，坝体颗粒被渗水水流带走。在没有发生管涌的坝体部位，通过坝体固体颗粒和正常渗水散失的热量的速率相对比较慢。而发生渗漏的坝体部位，水流流速较大，这是对流传热散失热量的速率较大，并且占热量散失的大部分。所以，根据能量守恒（10）

式中：为光纤通过热传导向坝体土体介质传输的热量，；为渗水水流横向掠过光纤管束对流换热的热量，。则

（11）

式中：为坝体颗粒与光纤的接触面积；为光纤与渗水水流的接触面积，这里假设水流流向与光纤排列方向垂直。即：

（12）

这里，假设坝体颗粒的空隙率为e，且水流充满坝体颗粒之间的空隙。则得：（13）

式（16）为渗流流速与各特定参数之间的关系算式。

当坝体出现严重渗漏，渗流流速较大时，加热光纤的热量大部分由流体和光纤之间的热对流散失，所以可忽略光纤与土体之间的热传导。得：

由上式可得出如下结论：

（1）渗流流速与加热前后光纤的温度差成反比，温度差越小，则渗流流速越大，温度差越大，则渗流流速越小。这与理论分析结果一致。当渗流流速越大，对流换热带走的热量越多，光纤在加热后散失的热量越多，光纤温度下降的越快。

（2）渗流流速与渗流面积成反比，渗流面积越大，流速越小，这与这与理论分析结果一致。当接触面积较大时，散失同样的热量，需要的对流换热较弱，所以流体的流速就小。

4．参数分析

对于

式中：坝体土体导热系数与干密度，含水率相关。在粘土模型中为定值，约1.0～1.2；=0.5～1.0m，为光纤温度影响距离；为坝体土体颗粒空隙率；为光纤加热的功率。

对于，式中准则系数见下表，

表1：绕流管束换热准则系数值表

其中：为定义为光纤管束特征系数，当光纤埋设好后为一常数。；为渗水导热系数，当水温在0～100℃变化时，取值范围为55～68)；定义为普朗特相对系数，，对与选定的传感光纤仅与与温度有关；为管排数目修正系数，通常取0.95～1.05；为定压渗水比热容，值为；为渗水运动粘滞系数，取值见表。

则：（1）当时，c=0.27、m=0.36、n=0.63、p=0，

=

（2）当时，c=0.021、m=0.36、n=0.84、p=0

式中的都只与温度有关，所以E是一个只与温度有关的量。

（五）、流速监测模型结论

通过对上述监测模型的分析，得出如下结论：

（1）拉曼自发散射渗流监测模型，提出了一种简便判别坝体渗漏及渗流状况的手段。依据渗流对坝体温度场的改变特性，通过坝体温度场特征反演出坝体的渗漏及渗流状况。

（2）强制加热光纤渗流监测模型，定量地探讨了坝体渗漏水流速与光纤加热前后温度差的关系；模型中的参数都是仅与温度有关的量，故可以充分发挥分布式光纤测温的优越性。

（六）、渗流分析与温度监测耦合模型

1．允许流速

（1）允许管涌流速：

（2）允许流土流速：

2．渗流分析与光纤渗流监测模型耦合分析

（1）拉曼自发散射渗流监测模型得：；

（2）强制加热光纤渗流监测模型得：。

①管涌监测

通过对坝体土颗粒的分析，由细粒含量和不均匀系数可判定土的渗透变形的类型。若光纤监测流速小于等于坝体允许管涌流速，即，则大坝土体不会发生管涌渗透变形破坏。若光纤监测流速大于坝体允许管涌流速，则大坝土体会发生管涌渗透变形破坏。

②流土监测

通过对坝体土颗粒的分析，由细粒含量和不均匀系数可判定土的渗透变形的类型。若光纤监测流速小于等于坝体允许流土流速，即，则大坝土体不会发生流土渗透变形破坏。若光纤监测流速大于坝体允许流土流速，则大坝土体会发生流土渗透变形破坏。

五、结论

本文系统地对分布式光纤监测渗流的理论进行了分析研究。根据坝体温度场，库水温度场的分布规律，探讨了渗流与坝体温度，加热光纤之间的关系；根据能量守恒、多孔介质热传导，热对流理论，推导出强制加热光纤监测渗流流速的关系式；并尝试根据达西定律，探讨了管涌和流土的监测模型。结果表明，利用光纤监测温度场来反演大坝的渗流是可行的。

拉曼自发散射监测模型通过光纤拉曼散射原理，可以分布式地、实时地、动态地监测坝体温度场的变化，从而简便地判断坝体的渗漏及渗流状况；强制加热光纤渗流监测模型依据前一监测的成果，对温度场奇异点或重点部位进行进一步的详细监测，得出渗流流速，统计流量，为下一步分析提供数据。

根据对坝体土料的分析，得出坝体特征部位渗透破坏形式，结合渗流流速、流量数据，对坝体的运行工况进行判别。

参考文献

陈建生,董海洲.堤坝渗漏探测示踪新理论与技术研究[M].科学出版社.2007.4.

肖衡林，鲍华，王翠英，蔡德所，基于分布式光纤传感技术的渗流监测理论研究[J]，岩土力学，29（10）:2794-2798，2008.10.

刘海波，杨华舒，陈刚，利用分布式光纤定位监测土石坝管涌[J]，科学技术与工程，2010（27）,2010.9.

徐国良,王晓墨,等.工程传热学[M].中国电力出版社.2005.8.

林瑞泰.多孔介质传热传质引论[M].北京：科学出版社.1995.10.

李瑞有，熊健，於三大，王志旺.土石坝渗流热监测技术研究[J].长江科学院院报.2005（12）.22(6)

温度变化和热量的关系范文篇3

关键词：节能性能风冷热泵能效比制冷工况

1.概述

VRV空调系统全称为VariableRefrigerantVolume系统,即制冷剂流量可变系统。它是在分体式空调机的基础上发展起来的。

空调系统由室内机、室外机、冷媒配管和遥控装置等组成。一台室外机可以配置不同规格、不同容量的室内机1～16台。室外机与室内机之间通过制冷剂管道连接。室内机和室外机之间的制冷剂管长度最长可达100m。当室内机高于室外机时,两者之间的允许高差为20m。当室外机高于室内机时,两者之间的允许高差为50m(1-6)。

2.实验研究2.1实验目的

随着VRV空调系统的发展和逐渐普及,人们对其运行特性和节能性能越来越关注。而目前,国内还没有人对VRV空调系统的节能性能作过系统的研究。

有鉴于此,本文作者在同济大学VRV空调系统专用实验台上对热泵式变频控制VRV空调系统的节能性能作了一系列实验研究,并将之与普通的风冷热泵冷热水机组型中央空调进行能耗比较,给出VRV空调系统节能的实验数据。

2.2实验机组简介

实验选用机组为一台室外机带三台室内机的型式,室外机型号为RSXY8KY1C,额定制冷量23kW,额定制热量25kW。三台室内机型号分别为FXYF63KVEC、FXYC63KVEC和FXYK63KV1C,额定制冷量为7.3kW,制热量为8.0kW。

2.3研究方法

本文主要研究VRV空调机组在冬夏季工况下的运行特性(包括制冷、制热量及其影响因素)和部分负荷的能耗情况。由于室外机直接置于室外,室外环境根据实际气候决定,因此实验主要针对三台室内机的开关组合和室温设定情况来做测试。在冬季制热运转情况下,实验主要针对三台室内机的12种开关组合和室温设定情况来做测试。在夏季制冷运转情况下,实验主要针对三台室内机的24种开关组合和室温设定情况来做测试。在以上各种工况中,室内机和室外机的风量保持不变(各台室内机的风量始终设定在高风量档)。

在每种实验工况下,一天24小时内连续测出各台室内机和室外机进风口和出风口处的干湿球温度、室内外机制冷剂进口和出口处的制冷剂温度和压力,以及室外机的输入功率,以便观察各项性能参数的变化规律。在实验过程中,各台室内机和室外机的风量保持不变,因此分别在实验开始阶段和结束阶段用热线式风速仪测得其数值,而不做连续记录。

3.实验结果分析3.1夏季制冷工况分析

3.1.1室内机瞬时制冷量影响因素分析

根据实验结果,分析了室内机制冷量随室内外温度的变化规律,如图1～图3所示:

图1FXYC型室内机制冷量随室内外空气温度变化规律图

图2FXYF型室内机制冷量随室内外空气温度变化规律图

图3FXYS型室内机制冷量随室内外空气温度变化规律图

根据图1、2和3分析可知,各台室内机的制冷量均随室内外温度的变化而变化,且变化规律基本一致。当室内温度保持不变,而室外温度发生变化时,各台室内机制冷量均随室外温度的升高而降低;当室外温度保持不变,而改变室内设定温度时,各台室内机的制冷量均随室内温度的升高而升高。

3.1.2VRV空调机组能耗分析

VRV空调机组采用封闭式涡旋压缩机,实验中测得的功率包括压缩机输入功率和室外机风扇功率。本文在夏季实验中,分析机组总功率的变化情况及其影响因素,机组总功率等于实验测得的功率与各台室内机风扇功率之和。根据分析可知,机组总功率随室内外温度的变化而变化,其变化规律如下图所示:

由图4～6分析可知,无论开几台室内机,机组总功率均随室内、室外温度的变化规律一致。当保持室内设定温度不变时,机组总功率随室外空气干球温度的升高而升高;当室外空气干球温度保持不变时,机组总功率随室内设定温度的降低而升高。

3.1..3VRV空调机组部分负荷能效比分析

空调机组的制冷节能性可以采用机组能效比EER来描述。本文给出了当室内湿球温度为18℃,室外干球温度为35℃时,机组能效比与部分负荷的关系曲线,如图7所示:

图7中,负荷率为实际制冷量与该工况下的满负荷时的制冷量之比,满负荷时的制冷量取自大金公司技术资料。由该图可以看出,VRV空调系统在部分负荷时的能效比相当高。当部分负荷率在40%～60%之间变化时,VRV空调系统的能效比相对最高,最高可达到4左右。对于空调系统而言,其处于部分负荷条件下的运行时间占全部运行时间的比例很大,因此,VRV空调系统的上述特性使得其在实际运行中能够很好地节约能量。

图4不同空气参数下,开3台室内机的功率变化图

图5不同空气参数下,开2台室内机的功率变化图

图6不同空气参数下,开1台室内机的功率变化图

图7VRV空调系统夏季部分负荷运转特性图

只有一部分空调末端运行时,整个机组的能耗相对较大;同时,风冷热泵采用水作为载冷剂,在制冷制热时要经过两次热交换,也会造成能量的损耗。

5.结语

本文分析了VRV空调机组冬夏季制热(制冷)量随室内外空气温度的变化规律、机组在不同工况下的能耗及其变化规律,并分析了机组部分负荷时的能效比EER和性能系数COP,得到了机组的部分负荷性能曲线,并将此曲线与普通风冷热泵机组进行比较,证明VRV机组更为节能。

参考文献

(1)刘传聚编.VRV空调技术及其应用讲义(M).同济大学,1998,4.

(2)杨红,卜增文.DAIKIN超级VRV+TM空调器(J).通风除尘,1998,4.

(3)肖勇全等.变频VRV空调系统控制浅析(J).通风除尘,1998,4.

(4)李丽等.VRV空调系统的分析及应用(J).通风除尘,1998,1.

温度变化和热量的关系范文篇4

关键词：热量表；热量的计量；传感器的选型。

中图分类号：tb941文献标识码：a文章编号：

热量表是一种热力公司对热量进行收费的依据和方法，可以对能源进行节约20～30%。由于我国现在的供热收费是按照房屋的平方进行收费的，收费的依据和对热量的消耗没有关系，因此造成了对能源的浪费。在建筑节能的要求下，我们要推广热量表的使用，并且要使它符合国际的标准。

一、热量表的热量计量原理

热量表是在热交换的环路中，载热液体对热能进行吸收或者转换的测量仪器，用规定的计量单位对热量进行显示。热量表既可以对供热系统提供的供热量进行测量，也可以对供冷系统产生的吸热量进行测量。

在载热流体通过的上行管以及下行管安装一对温度的传感器，在流体的入口或者回流管上安装流量计，流量计发出脉冲信号，它与流量是成正比的，成对的温度传感器对温差显示模拟信号。热量表使用3路的传感器信号，运用积算公式对热交换系统取得热量进行算出。传热量的决定因素是载热的流体质量、比热容以及温度的变化等。

二、热量计量的方法

1、直接焓差法

通过对同一时刻用户流入和流出热能值的差值进行计算，将用户在瞬时的热量求出。温度的测量精度值越高，数据表占到的存储空间越大。例如如果实际测量的温度最小的温度值是0.01摄氏度，温度的变化范围设为0～110摄氏度，因此数据表要以0.01摄氏度作为温度的间隔，对11000组的数据进行存储。要使用线性的插值近似计算技术，找到距离最近点对实际测量的温度进行计算得出焓值，这样就可以算出瞬时的热量。这种方法非常的简单，人为的误差非常小。

2、常系数的焓差法

这种方法的计算非常简便，因为定压的比热容是常数，所以程序的计算量就会大大的减少，但是流体的密度属于温度函数，因此要对密度进行温度的修正，不然计算结果会有很大的误差。由于常系数的焓差法对温度的适应性非常差，不能在线的对定压的比热容进行温度的补偿。当入回水出现温差较大的情况时，计算的误差比较大，不适用户用型的热表热量的计算方法。

3、分段的k系数法

k是热交换的系数，压力一定的情况下，随着温度出现变化。这种方法把热交换的系数进行量化为3个分段的常数，对温度进行了修正，热量的计算方法非常简单。由于温度的区间划分非常粗，对温度的适应性也比较差，因此当温度变化范围增大时，计算误差很明显。这种方法适合于热量的计量精度要求不高或入回水出现温度变化很小，温差变化很小的情况。

4、k系数的补偿法

k系数的补偿法，是指使用吉布斯函数，它以温度和压力作为自变量，对温度以及压力影响k系数进行定量的分析。k系数的补偿法对热系数进行了在线的温度和压力的补偿，使热量的计量精度得到提高。要注意的是，k系数的补偿法在变流量的供热系统中会出现误差，如果流量的系统有阶跃变化的时候，使用k系数法进行计算会出现误差，当系统的流量温度恢复以后，误差便会消失，是一种瞬时的误差。

三、传感器的选型

1、温度的传感器

现在使用的热量表中的温度传感器采用铂热的电阻，主要型号有pt100，pt500，pt1000。国外使用的热量表采用pt100或者pt500型的铂电阻，中国需要使用pt1000铂薄膜电阻。pt1000的型号和pt100以及pt500相比，测量的电阻增加2～10倍，提高了测量的灵敏度，减小了测量的电流，系统的功耗降低。并且电缆的长度也得到延长，因此安装很灵活，国内建筑的复杂性问题也得到解决。pt1000电阻的计算方法是：（1）利用公式进行温度的计算，求解二阶的方程式的值。这种方法的特点是进行开平方的运算，非常复杂，但是存储空间占用很小；（2）使用查表以及线性的插值法对温度的标度进行变换，计算很简单，但是存储空间占用很大。这两种方法都在实际中进行运用，都可以满足对温度进行测量的精度要求，要根据实际的情况对速度和存储的容量进行选择。

因为温度和阻值之间是非常明显的非线性的关系，在实际的应用中要对此进行标注。对温度的补偿参数可以通过实验的方法进行确定，使用查表的分段补偿法。实际应用过程中，成对的温度传感器pt1000之间可以有0.15～0.3摄氏度的测量误差，这就增大了入口以及出口对温度的测量误差，因此可以使用恒温箱对获得的温度的补偿参数进行标定。2、流量的传感器

流量的传感器属于热量表中最主要的部分，同时也是最敏感的部件，对热量表进行分类也就是根据流量的传感器进行分类。流量的传感器组成部分是：液体的流量计、液体的流量转换器。液体的流量计对用户液体使用的多少进行计量，然后通过液体的流量转换器把流量转换为电脉冲，通过微处理器对热量进行计量。根据测量的原理，把流量的传感器分为：叶轮模式、超声波模式、电磁式。涡轮式的流量计是构成叶轮式流量计主要的品种，精度很高，可以达到标准0.2%～0.5%，并且线性的流量范围内，如果流量出现变化不会对累积的精度降低。当载热的流体流过涡轮的时候，磁电的转换装置将涡轮的转数变为电脉冲。单位时间内，脉冲数量和累积的脉冲数量对瞬时的流量和累积的流量进行反映。测量的时候，把通过流量计脉冲的信号经过脉冲的整形电路以后，变为一定幅度矩形波信号，接入微控制器的i/o接口，进行计数。在涡轮模式的流量计使用过程中，如果使用温度和经过校验以后的温度悬殊很大的时候，要对常温情况下进行校验后的仪表常数进行修正。

结语：

现在我国针对国情提出了科学的发展观以及节能减排的发展战略。热量表作为一种对供热的热量进行计量的方法，随着科学的发展，它的计量方式以及精度一定会满足越来越高的要求。

参考文献：

[1]关晓红，肖瑛.热量表的计量原理及计算[j].品牌与标准化，2009（14）.

温度变化和热量的关系范文1篇5

关键词：能量守恒定律能量代谢体温调节医用物理教学研究

一、能量形式的多样性

自然界的任何过程，包括人类的生产活动和人体的生命活动都离不开能量。弄清楚能量概念，掌握能量守恒定律，对指导人们的生活、工作和学习，都具有重要而普遍的意义。在国际单位制中，能量的单位是焦（J）；在研究微观粒子时，也常用电子伏（eV）为能量的单位，。能量通常以机械能、内能、电能、原子能和化学能等多种形式出现在不同的运动中，并通过作功或传热等方式进行转化或转移。人体生命活动中的能量主要来源于摄入食物的氧化分解。

机械能包括动能和势能（重力势能、弹性势能）。动能的变化通过机械功，按动能定理与势能、内能、电能等其他形式能量进行相互转化。

内能是由系统内部状态所决定的能。一般地说，系统是由大量分子、原子组成的，系统的内能是全部微观粒子的各种能量总和（包括系统中所有粒子的动能、势能、化学能、电离能、核能等）。由于在系统所经历的热力学过程中，物质原子和原子核的结构一般都不发生变化，即这一部分能量保持不变，可作为常量从中扣除。从微观角度来看，系统的内能一般包括因分子热运动所具有的分子的动能和因分子间相互作用而决定的分子的势能。通常，就把系统中所有分子的动能和分子的势能总和，称作系统的内能。从宏观角度来看，人们更加关注在系统的能量转化和转移的热力学过程中，系统的内能究竟发生了多大的变化。作功和传热是改变物体内能的两种方式。在能量转化和转移过程中，内能的变化、功和热量三者之间必须符合能量守恒定律。

电势能是指电荷因受静电力作用和在静电场中的位置不同而具有的能量。电势能的变化与电场力的功相联系。在电路中，电流作功时，电能与其他形式的能相互转化。通常情况下，电流或带电体所携带的电能，可以用导线来传输，且易于转化为其他形式的能。实际应用中，电能要由电源来提供。电源是将其他形式的能转变为电能的装置。电源提供的电能必须通过非静电力对电荷作功的方式从其他形式的能转化而来。例如，发电机把机械能转化为电能；干电池是把化学能转化为电能；太阳能电池则是把太阳能直接转化为电能。

化学能是物质在发生化学反应过程中所释放出的能量（如汽油、煤炭、木头，通过燃烧过程释放的能量），营养物质在人体内发生的生物化学过程也会释放出化学能。在化学反应过程中，原物质的分子发生变化，重新组合生成新的化学物质，将引起化学能的变化，并伴随着放热或吸热现象的发生。

原子能（也称原子核能或核结合能）是原子核内部发生运动变化时释放出的能量。如重核裂变和轻核聚变时会释放出巨大的能量，这是人类寻找新能源的主要途径。放射性核素在衰变过程中所放出的射线（主要指其中的γ射线），在医学诊断和治疗技术中具有广泛的应用，这也是原子能应用的一个重要方面。

1905年，爱因斯坦在狭义相对论中提出了著名的质能公式E=mc2。爱因斯坦的质能公式对指导人类最终解决新能源问题具有重要意义。质能公式（也称质能关系）在能量和质量之间建立了当量关系，能量概念因此增添了新的涵义。质能公式将原来似乎互不相干的质量守恒和能量守恒实现了统一。

尽管在2011年3月11日发生了日本大地震和海啸，并因此导致核泄漏，引起了人们的恐慌，但这决不会阻挡人类探索原子能和平利用的步伐。

二、能量守恒定律的重要意义

无论以什么方式，能量既不会创生，也不会消灭，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，在转化和转移的过程中，能量的总量不变。这就是能量守恒定律。

恩格斯认为，“人们只是在学会了摩擦取火以后，才第一次迫使某种无生命的自然力替自己服务”。热现象是人类最早观察和认识的自然现象之一，也是人们用以征服大自然和改造世界最早、最强有力的手段。

从18世纪末到20世纪40年代，有6个国家的10多位科学家从不同角度独立地提出了能量守恒的观点。例如，德国物理学家、医生迈尔、英国物理学家焦耳等人对此都作出了重要贡献。毫无疑问，能量概念和能量守恒定律是自然界中最重要的概念和规律。能量守恒定律的发现，是科学发展史上的一个重要的里程碑。恩格斯把它和细胞的发现及达尔文的进化论一起，称为是19世纪自然科学的具有决定意义的三大发现。自然界中的一切现象通过能量守恒定律相互联系起来。能量守恒定律的确立，标志着人们已经从各种局部规律的探索，上升到能够把握形式多样的能量转化和传递过程的共同特征。物质的不同运动形式及其相互转化是物质世界固有的特征，永远不会停息。能量守恒不仅具有数量上的意义，并且指明了物质运动的不灭性和永恒性。

在历史上，曾有人幻想制造出这样一种机器，它只对外作功而不消耗任何能量，人们称这种机器为“第一类永动机”。所有这样的幻想最终都必定要破灭，原因就是它违背了能量守恒定律。科学已经定论，“第一类永动机不存在”。这是科学对“永动机”的最终的宣判。但是，目前世界上仍然还有人在继续着永动机的幻想和实践，这样的人主要有两类：一类是痴迷者，不懂科学非要造永动机，当然永远造不成；另一类则是纯粹的骗子，都是为了骗钱而耍弄花招。

三、人体中的能量转化

自然界的一切过程都必须遵从能量守恒定律，人体的生命过程当然也不例外。人体生命系统是一个开放系统，它不断地与外界进行物质交换（从外界摄取食物、水和氧气，并排出废物）和能量交换（如对外作功，对外散热）。人类生存在季节交替、气候变幻的自然界中，经过长期进化人类把自身的体温约束在37℃左右。为了维持生命活动，人体需要保持正常的体温，需要保证各个器官正常的活动和组织的代谢。人体从外界吸纳的食物、水和氧，在体内经过复杂的生物化学过程，转变成营养物质和内能。一部分用作人体生命活动所必须的能量和保持体温，一部分用于对外作功和散热。

恩格斯指出，热是人类最早发现的一种自然力，是地球上一切生命的源泉。太阳不断地向地球喷发光和热，这样地球上的植物才能进行光合作用，合成出各种有机物。据估算，地球上的绿色植物每天可以产生大约4亿吨的蛋白质、碳水化合物和脂肪，同时还向空气中释放近5亿吨的氧气，这是了人类和动物生存的物质来源。这就是“万物生长靠太阳”的科学根据。

能量代谢（也称新陈代谢），是指人体在生存过程中，不断地摄取营养物质，以建造自身的特殊结构，同时又不断地破坏自身已衰老的结构。人体内的物质代谢过程，根据其性质可分为异化和同化两个方面。异化是指在机体内，蛋白质、脂肪、糖等物质经过极其复杂的氧化分解，生成水和二氧化碳的过程（也称分解代谢）；同化是指在机体内，简单的物质分子在体内合成为蛋白质、脂肪、糖等复杂物质的过程（也称合成代谢）。由氨基酸合成蛋白质就是同化过程。同化过程是储存能量的过程，异化过程是释放能量的过程。异化过程中释放的能量通过机体的利用转化为功和热。

在人体内，物质代谢和能量转化是不可分割的。人体经过消化系统吸收的营养物质和储存的能量，通过氧化过程释放出来。通常把人体内的物质代谢过程中能量的释放和储存、转化和利用，以及以热量形式向外发散的过程，称为能量代谢。所谓基础代谢，是指人体处于清醒、平静，并尽可能排除肌肉活动、精神紧张及环境温度等因素影响的状态下，能量的消耗只用于维持心跳、呼吸、和维持正常体温等其他一些基本的生理活动的需要。在这种状态下人体的代谢率较低且稳定，这称为基础代谢。

人体无论是在静息状态下，还是在活动中，都会连续不断地将营养物质的化学能转变为人体组织所必须的各种能量，这就是分解代谢。分解代谢的能量一部分用于向体外放热，一部分用于对外作功。人体在完全休息时，内能的消耗率约为80瓦，人在作剧烈活动时能量的消耗率可达600瓦到1600瓦。这些消耗必须靠吃进食物来补偿，以保证人体的能量平衡。根据能量守恒定律，人体摄入的能量与消耗的能量应当经常保持相对的平衡。如果摄入的多而消耗的少，人的体重就会增大，时间久了就会引起肥胖。如果摄入的少而消耗的多，时间久了就会导致消瘦、体重减轻，甚至会因营养不良而有害健康。

环境温度过低或过高也会使代谢率增加。这是因为当环境温度过低时，人体辐射的热量多，代谢率增大以加快体内生热；当环境温度偏高时，辐射的热量较少，为保持正常的体温，人体要以出汗蒸发、加快呼吸等方式来散热，这也会使代谢率增加。

人体生命系统是一个开放系统，它不断地与外界进行物质交换（从外界摄取食物、水和氧气，并排出废物）和能量交换（如对外作功和散热等）。为了维持生命，人体需要保证各个器官的正常活动与组织代谢，需要保持正常体温。因此，人体必须从食物中获得能量。人体从外界吸纳的食物、水和氧，在体内经过复杂的生化过程，转化为营养物质和内能，一部分用于人体生命活动的需要，一部分用于保持体温、对外作功和散热。根据能量守恒定律，人体摄入的能量与消耗的能量应当经常保持相对的平衡。如果摄入的少而消耗的多，时间久了就会导致消瘦、体重减轻，甚至因营养不良而有害健康。如果摄入的多而消耗的少，人的体重就会增加，时间久了就会引起肥胖。

四、体温和体温调节

体温即机体的温度，通常指身体深部的温度。对人来说，维持正常体温是一件很重要的事情。人类在长期进化过程中形成了比较高级的体温调节功能。体温调节的方式有行为性体温调节和自主性体温调节两类：一是行为性体温调节：例如，人在严寒中踏步、跑动以御寒，即属此种调节。人们能根据环境温度不同而增减衣着，创设人工气候环境以祛暑御寒，则可视作更为高级而复杂的行为调节；一是自主性体温调节。例如，寒颤、发汗、血管舒缩等，以保持体温相对恒定的调节过程。

机体在进行新陈代谢的过程中，会不断地产生热量，同时又不断地把热量发散出去。

产热过程，是机体在代谢过程中释放能量。其中约有20%～25%用于作功，其余都以热能形式散发出去。产热最多的器官是内脏（尤其是肝脏）和骨骼肌。因热能来自物质代谢的化学反应，所以产热过程又称化学性体温调节。

散热过程，体表皮肤可通过辐射、传导、对流和蒸发等物理方式散热，所以散热过程又称物理性体温调节。辐射、传导、对流这三种方式发散的热量约占总散热量的75%，其中以辐射散热最多，占总散热量的60%，散热的速度主要取决于皮肤与环境之间的温度差。

蒸发也是很有效的散热方式。当环境温度与皮肤温度接近或相等时，人体主要以蒸发方式来散热。蒸发时，每克水可吸收2.42千焦的汽化热。常温下体内的水分经机体表层透出而蒸发，称为无感蒸发（其量每天约为1000毫升）。一般在环境气温升到25～30℃时，汗腺即开始分泌汗液（出汗），称为可感蒸发。环境气温等于或高于体温时，汗和水分的蒸发即成为主要的散热方式。

体温的稳定取决于机体产热过程和散热过程的动态平衡。如产热量大于散热量时，体温将升高；反之，则降低。由于机体的活动和环境温度的经常变动，产热过程和散热过程间的平衡也就不断地被打破，经过自主性的反馈调节又可达到新的平衡。这种动态平衡使人体体温波动于较狭小的正常范围内，保持着体温相对的稳定。

临床上一般采用从腋窝、口腔或从直肠内测量体温。正常人体的直肠温度平均约为37.3℃，接近于体内深部的温度；口腔温平均约为37.0℃；腋窝温平均约为36.7℃。正常生理情况下，体温可随昼夜、年龄、性别、活动情况不同而有一定的波动。一昼夜中，清晨2～4时体温最低，午后4～6时最高，变动幅度不超过1℃。这种近日节律并不因生活习惯的变动而改变，它很可能与地球的自转周期有关。婴儿的体温调节机能尚未完善，可受环境温度、活动情况或疾病的影响而发生较大的波动。新生儿的体温略高于成年人，老年人则稍低于成年人。在酷热或严寒环境中暴露数小时，体温可上升或下降1℃～2℃。

温度变化和热量的关系范文

通过对某一变排量压缩机汽车空调制冷系统的热力膨胀阀的试验研究，得出了该膨胀阀静态过热度设定值、增益及滞环、感温包时间常数等静态和动态特性，并对试验结果进行了分析。

关键词:热力膨胀阀汽车空调变排量压缩机试验研究1引言

汽车空调系统的无级变排量摇板式压缩机（以下简称变排量压缩机）是根据压缩机吸气压力的差值，推动摇板改变倾斜角，从而改变活塞的行程和压缩机主轴每转一周的排量。所以该类变排量压缩机改变了传统的离合器启闭压缩机的调节方式，压缩机运行连续平稳，不会引起汽车发动机周期性的负荷变化，且空调送风温度波动小，有利于提高车内环境的热舒适性；可以保持几乎恒定且略高于结霜温度的蒸发温度，防止了蒸发器表面结霜，提高了系统除湿能力；可以降低能耗，节约燃油。从汽车空调系统由变排量压缩机替代定排量压缩机的发展总趋势来看，变排量压缩机将会在非独立式汽车空调系统尤其是各种豪华型汽车空调系统中得到广泛的应用。

热力膨胀阀是制冷系统广泛使用的节流装置，但是它与变排量压缩机组成的汽车空调制冷系统在实际使用中出现了系统稳定性问题。At-suoInoue等人在对7缸变排量压缩机和热力膨胀阀组成的汽车空调制冷系统进行试验研究时发现有系统振荡现象存在。美国GM公司在无级变排量压缩机和热力膨胀阀汽车空调制冷系统的应用过程中，也有同样发现。我们对用于某一车型的变排量压缩机和热力膨胀阀汽车空调制冷系统的稳定性问题进行了研究，为了详细分析变排量压缩机和热力膨胀阀参数之间的相互耦合对系统稳定性的影响，需要对该系统的热力膨胀阀的动态行性进行深入地了解。

图1为我们研究的变排量压缩机汽车空调系统中热力膨胀阀的结构示意图。该热力膨胀阀是外平衡式，感温包为气体充注，且有两点与常用热力膨胀阀不同：

(1)常用热力膨胀阀是偏压式，而该热力膨胀阀是平衡式的，所需的开阀力小，阀杆受力基本不受阀进出口压力大小的影响。

(2)该热力膨胀阀的静态过热度为负值，即当过热度为零时，阀也不能完全关闭，仍有一微量制冷剂流通。

图1热力膨胀阀的结构

本文介绍了该热力膨胀阀静态过热度设定值、增益及滞环、感温包时间常数的测试方法和测试结果，并对试验数据进行分析。

2试验装置和试验方法

试验参照JRA2014-1996标准"汽车空调（HFC-134a）用热力膨胀阀"和该热力膨胀阀的厂标进行，试验工质采用氨气。压力测量采用RH-ACPS-A型高性能电压输出型压力传感器，温度测量采用经过标准的铜-康铜热电偶，膨胀阀开度测量采用DA差动变压器式位移传感器，所有被测参数采用HP34970A数据采集仪巡检记录。

2．1静态过热度设定值

图2为静态过热度设定值试验装置示意图。按照热力膨胀阀静态过热度设定值的要求安装孔径为1.3mm的排气孔，将感温包放置在温度为0℃的冰水混凝合物中，调节压力控制阀使阀前压力P1恒定在1.378Mpa，读取阀后压力P2，即可确定静态过热度设定值。

图2静态过热度设定值试验装置

2．2增益及滞环

图3为增益及滞环试验装置示意图。把感温包放置在温度为0℃的冰水混凝合物中，调节压力控制阀改变外平衡管压力来改变热力膨胀阀开度。氮气不经过热力膨胀阀，而是直接从排气孔中排出。先是按一定的压力差间隔从小到大增加外平衡管压力，测定热力膨胀阀的开度，然后再按一定的压力差间隔从大到小减少外平衡管压力，测定热力膨胀阀的开度。

图3增益及滞环试验装置

2．3感温包时间常数

感温包时间常数的测定装置同静态过热度设定值试验装置，只是要把原来的一个恒温槽改为两个温度不同（最少相差10℃）的恒温槽。调节压力控制阀使阀前压力P1恒定在1.378Mpa，将感温包先放置在较低温度的恒温槽中直至稳定，然后将感温包迅速从较低温度的恒温槽移至较高温度的恒温槽中，等稳定后再将感温包迅速从较高温度的恒温槽移至较低温度的恒温槽中直至稳定。记录整个过程感温包温度的变化和阀后压力的变化。

3试验结果及分析

3．1静态过热度设定值

按照热力膨胀阀静态过热度设定值的条件，测定出来的静态过热度设定值是-0.5℃，与阀样本提供的（-0.3±0.8）℃的静态过热度设定值相符。一般热力膨胀阀的静态过热度设定值为正值，而本文研究的热力膨胀阀的静态过热度设定值为负值。也就是说，当过热度为零时，阀没有完全关闭，仍有微小流量的制冷剂流过。

在对无级变排量压缩机和热力膨胀阀汽车空调制冷系统研究时发现，热力膨胀阀开度变化和压缩机摇板倾角度调节会相互作用，从而加剧系统运行的不稳定性。当蒸发器负荷减小时，蒸发器出口过热度减小，热力膨胀阀开度和流量减小；同时蒸发压力降低，使得压缩机摇板倾斜角度变小乃至压缩机排量也减小，并且由于热力膨胀阀的调节作用使得排量减少幅度增加。当制冷剂流量很小，特别是在热力膨胀阀突然打开时，运行会变得很不稳定。所以，为了适应无级变排量压缩机和热力膨胀阀汽车空调制冷系统的特殊要求，消除或减轻该类系统的振荡问题，则采用负静态过热度设定值的方法，使得热力膨胀阀开度关到最小，仍有微小流量的制冷剂流过。

转贴于3．2增益及滞环

热力膨胀阀开度随外平衡管压力的变化情况见图4。图中的点表示试验实测数据，曲线是根据最小二乘法由试验数据得出的二次拟合曲线；上面一组数据为外平衡管压力从大到小的开度变化，下面一组为外平衡管压力从小至大的开度变化。从图中可心看出，随着外平衡管压力的不断增加，使得热力膨胀阀受到的过热度越来越小，则开度越变越小。曲线的斜率称为热力膨胀阀的增益，表示为单位外平衡管压力的开度变化。两组曲线的水平距离是膨胀阀的滞环，可以看出滞环在阀开度的中间较大，在关闭或开启处较小。

图4开度和滞环（感温包温度为0℃）

研究表明，热力膨胀阀的增益是影响制冷系统稳定性的一个重要因素，增益越大，系统越容易引起振荡；在一定的增益范围内，膨胀阀的滞环也会引起系统的振蒎；振荡的幅度与增益和滞环的大小成正比，所以减少膨胀阀的增长率益和滞环可以增加系统的稳定性。

3．3感温包时间常数

阀后压力P2随感温包温度突降突升时的变化过程见图5，时间常数为阀后压力变化至其全变化量的63.2%的时间。从试验数据中得出，感温包温度突然上升时的时间常数是12s，而感温包温度突然下降时的时间常数是5s，因此可以看出感温包温度突然上升的时间常数经感温包温度突然下降时的时间常数要大得多。

图5感温包温度突变时P2的变化过程

热力膨胀阀感温包时间常数这种动态特性是由于在感温包中放置了一种能延滞充注工质的气化但对充注工质的冷凝并无太大影响的物体，使得感温包感受温度由高向低变化时，其中的充注工质在物体表面迅速液化，而在感温包受温度由低向高变化时，蒸发气化较慢。在蒸发器出口过热度突然降低时，感温包的突降时间常数使得热力膨胀阀很快关小（或关闭），避免较大的时间滞后使得有湿蒸气进入压缩机；而当蒸发器出口过热度升高时，感温包较大的上升时间常数使得热力膨胀阀动作滞后，起到抑制阀的调节振荡的作用。

温度变化和热量的关系范文篇7

关键词锅炉房/计算机控制/供暖

AbstractDiscussestherequirementsformonitoringandmanagementofthescopesfromboilerhousesforheating,steam-waterandwater-waterheatexchangers,smallscaleheatingnetworkstolargescaledistrictheating,therelatedhardwareconfigurationandtheapproachestorealisetherequiredfunctions.

Keywordscomputercontrol，heating，boiler

5.1供暖热水锅炉房内监测与控制的主要目的应为：

·提高系统的安全性，保证系统能够正常运行；

·全面监测并记录各运行参数，降低运行人员工作量，提高管理水平；

·对燃烧过程和热水循环过程进行有效的控制调节，提高锅炉效率，节省运行能耗，并减少大气污染。

对于热水锅炉，可将被监测控制对象分为燃烧系统和水系统两部分分别进行讨论。整个计算机监测控制管理系统可按图5-1形式由若干台现场控制机（DCU）和一台中央管理机构成。各DCU分别对燃烧系统、水系统进行监测控制，中央管理机则显示并记录这两个系统的在线状态参数，根据供热状态况确定锅炉、循环泵的开启台数，设定供水温度及循环流量，协调各台DCU完成各监测控制管理功能。

5．1．1燃烧系统监测与控制

图5-1锅炉房计算机的监控系统

对于链条式热水锅炉，燃烧过程的控制主要是根据对产热量的要求控制链条速度及进煤挡板高度，根据炉膛内燃烧状况及排烟的含氧量及炉膛内的负压度控制鼓风机、引风机的风量，从而既根据供暖的要求产生热量，又获得较高的燃烧效率。为此需要监测的参数有：

·排烟温度：一般使用铜电阻或热电偶来测量；再配之以相应的温度变送器，即可产生4～20mA或0～10mA的电流信号，通过DCU的模拟量输入通道AI即接入计算机。

·排烟含氧量：目前较多采用氧化锆传感器，可以对0.1%～21%范围内的高温气体的含氧量实现较精确的测量，其输出通过变送器后亦可转换为4～20mA或0～10mA电流信号。

·空气预热器出口热风温度：同上述测温方法。

·炉膛、对流受热面进出口、省煤器出口、空气预热器出口、除尘器出口烟气压力：测点可根据具体要求增减，一般采用膜盒式或波纹管式微压差传感器，再通过相应的变送器变为4～20mA或0～10mA电流信号，接入DCU的AI通道。

·一次风、二次风风压，空气预热器前后压差：测量方法同上。

·挡煤板高度测量：通过专门的机械装置将其转换为电阻信号，再变成标准电流信号，送入DCU的AI通道。

·供水温度及产热量：由水系统的DCU测出后通过通讯系统送来。

燃烧系统需要控制调节的装置为：

·炉排速度：由可控硅调压，改变直流电机转速

·挡煤板高度：控制电机正反转，通过机械装置带动挡板运动

·鼓风机风量：调鼓风机各风室风阀或通过变频器调风机转速

·引风机风量：调引风机风阀或通过变频器高风机转速

为了监测上述调节装置是否正常动作，还应配置适当的手段测试上述调节装置的实际状态。炉排速度和挡煤板高度可通过适当的机械机构结合霍尔元件等位置探测传感器来实现，风机风量的调节则可以通过风阀的阀位反馈信号或变频器的频率输出信号得到。

燃烧过程的控制调节主要包括事故下的保护，启停过程控制，正常的燃烧过程调节三部分。

·事故保护：这主要是由于某种原因造成循环水停止或循环量过小，以及锅炉内水温太高，出现汽化。此时最重要的是恢复水的循环，同时制止炉膛内的燃烧。这就需要停止给煤，停止炉排运行。停止鼓风机，引风机。DCU接收水温超高的信号后，就应立即进入事故处理程序，按照上述顺序停止锅炉运行，并响铃报警，通知运行管理人员，必要时还可通过手动补入冷水排除热水，进行锅炉降温。

启停控制：启动点火一般都是人工手动进行，但对于间歇运行的锅炉，封火暂停机和再次启动的过程则可以由DCU控制自动进行。封火过程为逐渐停止炉排运动，停掉鼓风机，然后停止引风机。重新启动的过程则是开启引风机，慢慢开大鼓风机，随炉温升高慢慢加大炉排进行速度。

正常运行调节：正常运行时的调节主要是使锅炉出口水温度维持在要求的设定值，同时达到高燃烧效率，低排烟温度，并使炉膛内保持负压。这时作为参照的测量参数有炉膛内的温度分布、压力分布、排烟含水量氧量等。锅炉的给煤量可以通过炉排速度和挡煤板高度（即煤层厚度）确定，鼓风机则可以根据空气预热器进出口空气的压差判断其相对的变化，此时可以调整控制量有炉排速度、煤层厚度（调整挡煤矿板高度）、鼓风机转速、各风室风阀、引风机转速或风阀。上述各调节手段与各可参照的测量参数都不是单一的对应关系，因此很难用如PID算法之类的简单控制调节算法。目前，控制调节效果较好的大都采用"模糊控制"方法或"规则控制"法，都是根据大量的人工调节运行经验而总结出的调节运行方法。

当燃烧充分时，锅炉的出力主要取决于燃煤量，因此锅炉出口水温的控制主要靠炉排速度及煤层厚度来调节，煤层厚度与煤种有很大关系，炉膛内燃烧状况可以通过炉膛内温度分布及煤层风阻来确定。燃烧充分时炉膛内中部温度最高，炉排尾部距挡渣器前煤已燃尽，温度降低。鼓风机则应根据进煤量的增减而增减送风量，同时通过观测排烟的含氧量最终确定风量是否适宜。引风机则可根据炉膛内负压状态决定运行状态，维持炉内微负压，从而既保证煤的充分燃烧，又不会使烟气和火焰外溢。根据如上分析，可采用如下调节规则：

每h一次，根据炉膛内温度分布调整煤层厚度及炉排速度，最高温度点后移，则将炉排速度降低5%，同时将挡煤板提高5%，当最高温度点前移时，则将炉排速度提高5%，同时将挡煤板降低5%。

每2h一次：若出水温度高于设定值2℃以上，则将炉排速度降低5%，若出水温度低于设定值2℃以上，则将炉排速度加大5%，加大和减小炉排速度的同时，还要相应地将鼓风机转速开大或减小。当采用风阀调整鼓风量时，则调整风阀，观察空气预热器前后压差使此压差增大或减少10%。

每15min一次：若排烟含氧量高于高定值，则适当减少鼓风同风量（降低转速或关小风阀），若低于高定值，则增加鼓风机风量。

每15min一次：若炉膛负压值偏小（或变为正压），加大引风机转速或开大风阀，若负压值偏大，则降低引风机风量。

以上调节规则中，所谓"合理的炉膛温度分布"取决于锅炉形式及测温传感器安装位置，需通过具体运行实测分析后，给出"合理"，"最高温度前移"，"最高温度后移"的判据，然后将其再写入DCU控制逻辑中。同样，排烟含氧量的设定值，含氧量出现偏差时对鼓风机风量的修正等参数也需要在锅炉试运行后，根据实际情况摸索，逐步确定。当然这几个修正量参数也可以在运行过程中通过所谓"自学习"的方法得到，在这里不做过多的讨论。

5．1．2锅炉房水系统的监测控制

锅炉房水系统的计算机监测控制系统的主要任务是保证系统的安全性；对运行参数进行计量和统计；根据要求调整运行工况。

·安全性保证：保证主循环泵的正常运行和补水泵的及时补水，使锅炉中循环水不会中断，也不会由于欠压缺水而放空。这是锅炉房安全运行的最主要的保证。

·计量和统计：测定供回水温度和循环水量，以得到实际的供热量；测定补水流量，以得到累计补水量。供热量及补水量是考查锅炉房运行效果的主要参数。

·运行工况调整：根据要求改变循环水泵运行台数或改变循环水泵转速，调整循环流量，以适应供暖负荷的变化，节省运行电费。

图5-2为由2台热水锅炉、4台循环水泵构成的锅炉房水系统示意图。图中还给出建议的测量元件和控制元件。

2台锅炉的热水出口均安装测温点，从而可了解锅炉出力状况。为了了解每台锅炉的流量，最好在每台锅炉入口或出口安装流量计，一般可采用涡街式流量计。涡街式流量计投资较高，可以按照图5-2那样在锅炉入口调节阀后面安装压力传感器，根据测出的压力p3，p4与锅炉出口压力p1之压差，也可以间接得到2台锅炉间的流量比例。2台锅炉入口分别安装电动调节阀来调整流量，可以使在2台锅炉都运行时，流量分配基本一致，而当低负荷工况下1台锅炉停止或封火，循环水泵运行台数也减少时，自动调节流量分配，使运行的锅炉通过总流量的90%以上，封火的锅炉仅通过总流量的5%～10%，仅维持其不至于过热。

图5-2锅炉房水系统原理及其测控点

温度传感器t3，t4，t5和流量传感器F1一起构成对热量的计量。用户侧供暖热量为，GF1cp(t3-t4)，其中GF1为用流量F1测出的流量。锅炉提供的热量则为GF1cp(t3-t5)，二者之差是用于加热补水所需要的热量。长期记录此热量并经常对其作统计分析，与煤耗量比较，既可检查锅炉效率的变化，及时发现锅炉可能出现的问题，与外温变化情况相比较，则又可以了解管网系统的变化及供热系统的变化，从而为科学地管理供暖系统的运行提供依据。

泵1～4为主循环泵。压力传感器p1，p2则观测网路的供回水压力。安装4台泵时的一般视负荷变化情况同时运行2台或3台水泵，留1台或2台备用。用DCU控制和管理这些循环水泵时，如前几讲所述，不仅要能够控制各台泵的启停，同时还应通过测量主接触器的辅助触点状态测出每台泵的开停状态。这样，当发现某台泵由于故障而突然停止运行时，DCU即可立即启动备用泵，避免出现因循环泵故障而使锅炉中循环水停止流动的事故。流量传感器F1也是观察循环水是否正常的重要手段。当外网由于某种原因关闭，尽管循环水泵运行，但流量可以为零或非常小，此时也应立即报警，通过计算机使锅炉自动停止，同时由运行值班人员立即手动开启锅炉的旁通阀V4，恢复锅炉内的水循环。

泵5，6与压力测量装置p2，流量测量装置F2及旁通阀V3构成补水定压系统，当p2压力降低时，开启一台补水泵向系统中补水，待p2升至设定的压力值时，停止补水。为防止管网系统中压力波动太大，当未设膨胀水箱时，还可设置旁通阀V3来维持压力的稳定。长期使一台补水泵运行，通过调整阀门V3来维持压力p2不变。补水泵5，6也是互为备用，因此DCU要测出每台泵的实际启停状态，当发现运行的泵突然停止或需要启动的泵不能启动时，立即启动另一台泵，防止系统因缺水而放空。流量计F2用来计算累计的补水量，它可以是涡街流量计，也可以采用通常的冷水水表，或有电信号输出的水表。

5．1．3锅炉房的中央管理机

如图5-1所示，可采用一台中央管理计算机与各台DCU连接，协调整个锅炉房及热网的运行调节与管理。中央机主要工作任务为：

·通过图形方式显示燃烧系统、水系统及外网系统的运行参数，记录和显示这些参数的长期变化过程，统计分析耗热量、补水量、外温及供回水温度的变化。

·根据外温变化情况，预测负荷的变化，从而确定供热参数，即循环水量及泵的开启台数、供水温度、锅炉运行台数。将这些决定通知相应的DCU产生相应原操作或修改相应的设定值。负荷的预测可以根据测出的以往24h的平均外温w来确定：

(5-1)

式中为Q0设计负荷，t0为设计状态下的室外温度，Q为预测出的负荷。考虑到建筑物和管网系统的热惯性，采用时间序列的方法来预测实际需要的负荷，可能要更准确些。

式（5-1）中的负荷尽管每h计算一次，但由于是取前24h的平均外温，因此它随时间变化很缓慢。每hQ的变化ΔQ仅为：

（5-2）

其中tw,τ-tw,τ-24为两天间同一时刻温度之差，一般不会超过5℃，因此ΔQ的变化总是小于Q的1%，所以不会引起系统的频繁调节。

根据预测的负荷可以确定锅炉的开启台数Nb：Nb≥Q/q0，其中q0为每台锅炉的最大出力。由此还可确定循环水泵的开启台数。

要求的总循环量G=max（Q/(Δt·cp）Cmin)，其中Gmin为不产生垂直失调时要求的最小系统流量，Δt为设定的供回水温差。由于多台泵并联时，总流量并非与开启台数成正比，因此可预先在计算机中预置一个开启台数成正比，因此可预先在计算机中预置一个开启台数与流量的关系对应表，由此可求出要求的运行台数。

·分析判断系统出现的故障并报警。锅炉及锅炉房可能出现的故障及由计算机进行判断的方法为：

--水冷壁管或对流管爆管事故此时补水量迅速增加，炉膛内温度迅速下降，排烟温度下降，炉膛内温度迅速下降，排烟温度下降，炉膛内压力迅速由负压变为正压。

--水侧升温汽化事故此时锅炉热水出口温度迅速提高，接近达到或超过出口压力对应的饱和温度。

--锅炉内压力超压事故测出水侧压力突然升高，超过允许的工作压力；

--管网漏水严重测了水侧压力降低，补水量增大；

--锅炉内水系统循环不良测出总循环水量GF1减少很多，压差p3-p1或p4-p1加大；

--除污器堵塞测出总循环水量GF1减少，当阀门V1、V2全开时压差p3-p2、p4-p2仍偏小，说明压力传感器p2的测点至循环水泵入口间的除污器的堵塞。

--炉排故障测出的炉排运动速度与设定值有较大差别；

--引风机、鼓风机、水泵故障相应的主接触器跳闸，或所测出的空气压差或水循环流量与风机、水泵的设计状况有较大出入。

利用计算机根据上述规则及实测运行参数不断进行分析判断，即可及时发现上述事故或故障，并立即采取报警和停炉等相应的措施，从而防止事故的进一步扩大或故障转化为事故，提高运行管理的安全性。

5．2蒸汽-水和水-水换热站的监测与控制

对于利用大型集中锅炉房或热电厂作为热源，通过换热站向小区供热的系统来说，换热站的作用就同上一节的供暖锅炉房一样，只是用热交换器代替了热水锅炉。

图5-3为蒸汽-水换热站的流程及相应的测控制元件。水侧与图5-2一样，控制泵5、6及阀V2根据p2的压力值补水和定压；启停泵1～4来调整循环水量；由t2，t3及流量测量装置F1来确定实际的供热量。与锅炉房不同的是增加了换热器、凝水泵的控制以及蒸汽的计量。

图5-3蒸汽-水换热站的测量与控制

蒸汽计量可以通过测量蒸汽温度t1、压力p3和流量F3实现，F3可以选取用涡街流量计测量，它测出的为体积流量，通过t1和p3由水蒸气性质表可查出相应状态下水蒸气的比体积ρ，从而由体积流量换算出质量流量。为了能由t和p查出比体积，要求水蒸气为过热蒸汽。为此将减压调节阀移至测量元件的前面，如图5-3中所示，这样即使输送来的蒸汽为饱和蒸汽，经调节阀等焓减压后，也可成为过热蒸汽。

实际上还可以通过测量凝水量来确定蒸汽流量。如果凝水箱中两个液位传感器L1、L2灵敏度较高，则可在L2输出无水信号后，停止凝水排水泵，当L2再次输出有水信号时，计算机开始计时，直到L1发出有水信号时，计时停止，同时启动凝水泵开始排水。从L2输出有水信号至L1开始输出有水信号间的流量可以用重量法准确标定出，从而即可通过DCU对这两个水位计的输出信号得到一段时间内的蒸汽平均质量流量，代替流量计F3，并获得更精确的测量。当然此处要求液位传感器L1、L2具有较高灵敏度。一般如浮球式等机械式液位传感器误差较大，而应采取如电容式等非直接接触的电子类液位传感器。

加热量由蒸汽侧调节阀V1控制。此时V1实际上是控制进入换热器的蒸汽压力，从而决定了冷凝温度，也就确定了传热量。为改善换热器的调节特性，可以根据要求的加热量或出口水温确定进入加热器的蒸汽压力的设定值。调整阀门V1使出口蒸汽压力p3达到这一设定值。与直接根据出口水温调整阀门的方式相比，这种串级调节的方式可获得更好的调节效果。

供水温度t3的设定值，循环泵的开启台数或要求的循环水量的确定，可以同上一节一样，根据前24h的外温平均值查算供热曲线得到要求的供热量，并算出要求的循环水量。供水温度的设定值t3,set可由调整后测出的循环水量G、要求的热量Q及实测回水温度t2确定：

t3,set=t2+Q/（cp·G）

随着供水温度t3的改变，t2也会缓慢变化，从而使要求的供水温度同时相应地改变，以保证供出的热量与要求的热量设定值一致。

对于一次网为热水的水-水换热站，原则上可以按照完全相同的方式进行，如图5-4。取消二次供水侧的流量计F1，仅测量高温热水侧的流量F3，再通过即可和到二次侧的循环水量，一般高温水温差大，流量小，因此将流量计装在高温侧可降低成本。测量高温水侧供回水压力p3、p4可了解高温侧水网的压力分布状况，以指导高温侧水网的调节。

图5-4水-水换热站的测量与控制

调整电动阀门V1改变高温水进入换热器的流量，即可改变换热量。可以按照前述方法确定二次侧供水温设定值，由V1按此设定值进行调节。在实际工程中，高温水网侧的主要问题是水力失调，由于各支路通过干管彼此相连，一个热力站的调整往往会导致邻近热力站流量的变化。另外，高温水侧管网总的循环水量也很难与各换热站所要求的流量变化相匹配，于是往往造成外温降低时各换热站都将高温侧水阀V1开大，试图增大流量，结果距热源近的换热站流量得到满足，而距热源远的换热站流量反而减少，造成系统严重的区域失调。解决这种问题的方法就是采用全网的集中控制，由管理整个高温水网的中央控制管理计算机统一指定各热力站调节阀V1的阀位或流量，各换热站的DCU则仅是接收通过通讯网送来的关于调整阀门V1的命令，并按此命令进行相应的调整。高温水侧面管网的集中控制调节。将在一下节中详细介绍。

5．3小区热网的监测与调节

小区热网指供暖锅炉房或换热站至各供暖建筑间的管网的监测调节。小区热网的主要问题也是冷热不均，有些建筑或建筑某部分流量偏大，室内过热，而另一些建筑或建筑的另一部分却由于流量不足而偏冷。这样，计算机系统的中心任务就是掌握小区各建筑物的实际供暖状况，并帮助维护人员解决冷热不均问题。

测量各户室温是对供暖效果最直接的观测，但实际系统中尤其是对住宅来说，很难在各房间安装温度传感器。比较现实的方法就是测量回水温度，根据各支路回水温度的差别，就可以估计出各支路所负责建筑平均室温的差别。如果各支路回水温度调整到相同值，就意味着各支路所带散热器的平均温度彼此相同，因此可以认为室温也基本相同。一般住宅的回水温度测点可选在建筑热入口中的回水管上。对于大型建筑，可选在设备夹层中几个主要支路的回水干管上。

要解决冷热不均问题就需要对系统的流量分配进行调整，在各支路上都安装由计算机进行自动调节的电动调节阀成本会很高，同时一旦各支路流量调节均匀，在无局部的特殊变化时，系统应保持冷热均匀的状态，不需要经常调整。因此可以在各支路上安装手动调节阀，通过计算机监测和指导与人工手动调节相配合的方法实现小区供暖系统的调节和管理。为便于人工手动调节，希望各支路的调节阀有较准确的开度指示。目前国内推广建研院空调所等几个单位研究开发流量调配阀，有准确的阀位指示，阀位可锁定，并提供较准确的阀位-阻力特性曲线，采用这种阀门将更易于计算机指导下的人工调节。

根据上述讨论，计算机系统要测出各支路的回水温度，并将其统一送到供暖小区的中央管理计算机中进行显示、记录和分析。测出这些回水温度的方法有如下两种方式：

集中十余个回水温度测点设置1台DCU。此DCU仅需要温度测量输入通道。再通过专门铺设的局部网或通过调制解调器经过电话线与小区的中央管理联接。当这十几个温度相互距离较远时，温度传感器至DCU之间的电缆的铺设有时就有较大困难，温度信号的长线传输亦会有一些干扰等影响。这种方式仅在建筑物较集中、每一组联至一台DCU的测温点相距不太远时适用。

采用内部装有单片机的智能式温度传感器，可以连接通讯网通讯或通过调制解调器搭用电话线连至中央管理计算机。这样，可以在距测点最近的楼道墙壁上挂上一台带有调制解调器的温度变送器，通过一根电缆接至回水管上的温度传感器，再通过一根电缆搭接邻近电话线。目前这类设备每套价格可在1000～1500元人民币之间。如果每1000～3000m2建筑安装一个回水温度测点，则平均每m2供暖建筑投资在0.50～1元间。

小区的中央管理计算机采集到各点的回水温度后，可在屏幕上通过图形方式显示，使运行管理人员对当时的供热状况一目了然。还可根据各支路间回水温度的差别计算各支路阀门需要的调整量。对于一般的带有阀位指示的调节阀，这种分析只能采用某种基于经验的规则判断法，下面为其一例：

找出温度最高的10%支路的平均温度max，温度最低的10%支路和的平均温度min，全网平均回水温度。

若max-min<3℃，不需要再做调节。

若max->2℃，将温度最高的10%支路阀门都关小，与相比温度每高1℃关小3%5～%；

若max-<-2℃，将温度最低的10%支路阀门都开大，与相比温度每高1℃开大3%～5%；

根据上面的分析结果，计算机显示并打印出需要调节的支路及其调节量。运行管理人员根据计算机的输出结果到现场进行手动调节。在供暖初期每3天左右进行一次这种调节。一般经过6～8次即可使一个小区基本实现均匀供热。

采用流量调配阀时可以使调节效率更高，效果更好。此时需要将现场各流量调配阀的实际开度、流量调配阀的开度-阻力特性性能曲线及小区管网的连接关系图输入中央管理计算机，有专门的算法可以根据调整阀门后回水温度的变化情况识别出管网的阻力特性及热用户的热力特性，从而可较准确地给出各流量调本阀需要调整的开度[4]，每次调整后，调整人员需将实际上各调节阀的调整程度输入计算机。计算机进而计算了下一次需要的调整量，像这样一次高速可间隔2～5d。模拟分析与实验结果表明，一般只要进行3～4次调节，即可使各支路的回水温度调整到相互间差值都在3℃以内，实现较好的均匀供热[8]。

目前，许多供热公司和有关管理部门开始提出装设热量计，以按照实际供热量收供暖费，各种采用单片计算机的热量计相应出台。这种热量计多是由一台转子式流量计和两台温度传感器配一台单片计算机构成。转子式流量计每流过一个单元流量即发出一个脉冲，由单片机测出此脉冲，得到流量，再乘以当时测出的供回水温差，即可行到相应的热量，由单片要对此热量值进行累计和其它统计分析就成为热量计。目前的单片机稍加扩充就可以具有通讯功能，通过调制解调器将它与电话线连接，就能实现热量计与小区供暖的中央管理机通讯。这样，不但各用户的用热量能够及时在中央管理机中反映，各用户的回水温度状况还能随时送到中央管理计算机中，从而可以对网的不平衡发问进行分析，给出热网的调节方案。这样，将热量计、通讯网与小区中央管理计算机三者结合，就可以全面实施小区热网的热量计量、统计与管理、运行调节分析三部分功能，较好地解决小区热网的运行、管理与调节。

5．4热电联产的集中供热网的计算机监控管理

热电联产的集中供热网可以分成两部分：热源至各热力站间的一次网，热力站至各用户建筑的二次网。后者的控制调节已在前几节讨论，本节讨论热源至各热力站间的一次网的监控管理。

一次网有蒸汽网和热水网两种形式，对于蒸汽网，各热力站为前面讨论过的蒸汽-热水换热站，一次网的管理主要是各热力站蒸汽用量的准确计量，这在前面也已讨论。下面主要研究热水网的监测控制调节。

若忽略热网本身的惯性，则系统各时刻和热力站换热量之和总是等于热源供出的总热量，此外各热力站一次网循环水量之和又总是等于热源循环泵的流量，不论是冷凝式、抽汽式还是背压式热电厂，其输出到热网的热量都不是完全由各热力站的调节决定，而是由热电厂本身的调节来决定，取决于进入蒸汽-水换热器的蒸汽量。由于热电厂控制调节输出热量时很难准确了解各热力站对热量的需求，同时还要兼顾发电的要求，不能完全根据各热力站需要的热量调整，于是热源供出的热量就很难与各热力站实际需求的热量之和一致，这样，就导致控制调节上的一些矛盾。

为简单起见，假设热电厂向蒸汽-水加热器送入固定的蒸汽量Q0，如图5-5，若此热量大于各热力站需要的热量，则各热力站二次侧调节纷纷关小。以减小流量。由此使总流量相应减少，导致供回水温差加大。如果电厂维持蒸汽量Q0不变则各热力站调节阀的关小并不能使总热量减少，而只是根据网的特性及各热力站调节特性的不同，有的热力产流量减少的多，使得供热量有所减少；有的热力站流量减少的幅度小，则供热量反而电动阀加。同样，如果Q0小于各热力站需要的总热量时，各热力站的调节阀纷纷开大，使流量增加，由此导致供回水温差减小。热力站1，2可能由于热量增大的幅度大于水温降低的幅度，供热量的需求得以满足，但由于流量增大，泵的压力降低，干管压降又减小，导致3，4的资用压头大幅度下降，阀门开大后，流量也增加不多，甚至还要下降，这样，供热量反而减少。由此可见在这种情况下各热力站对一次侧阀门的调节实际是对各热力站之间的热量分配比例的调节，而不是对热量的调节，如果各热力站都是这样独立地根据自己小区的供热需求进行调节，而热电厂又不做相应的配合，则整个热网不可能调整控制好。实际上热电厂也会进行一些相应的调节，例如发现t供升高时会减少蒸汽量，t供降低时会增加蒸汽量，但Q0总是不可能时刻与各热力站总的需求量一致，上述矛盾是永远存在的。

图5-5热电厂与各热力站之间的平衡

因此，就不宜对各个热力站按照第5.1、5.2节中的讨论的，根据外温独立调节。既然各热力站一次侧阀门的调节只解决热量的分配比例，那么对它们的调节亦应该根据对热量的分配比例来调节。一种方式是如果认为供热量应与供热面积成正比，则测出每个热力站的瞬时供热量，根据各热力站的供热面积，计算每个热力站的单位面积q。对q偏大的热力站关小调节阀，对q偏小的则开大调节阀，这样不断修正，直至各热力站的q相同为止。再一种方式则是认为各散热器内的平均温度相同，房间的供热效果就相同。由于散热器的平均温度等于二次侧的供回水平均温度，因此可以各热力站二次侧供回水平均温度调整成一致目标，统一确定热力站二次侧供回水平均温度的设定值，根据此设定值与实测供回水平均温度确定开大或关小一次侧调节阀。按照这一思路，对各热力站的调节以达到热量的平均分配为目的，以实现均匀供热。热电厂再根据外温变化，统一对总的供热量进行调整，以保证供热效果并且不浪费热量。由于整个热网所供应的建筑物效果并不浪费热量。由于整个热网所供应的建筑物均处在同一外温下，因此，一旦系统调整均匀，对各热和站调节阀的调整很少，热源的总的供热以数随外温改变，各热力站的调节阀则不需要随外温而变化，只当小区二次系统发生一些变化时才需要进行相应的调节。

要实现这种调节方式，就必须对全网各热力站的调节阀实行集中统一的控制调节。可以在每个热力站设一台DCU现场控制机，测量一、二次侧的水温、压力、流量及二次侧循环泵状态，并可控制一次侧电动调节阀。通过通讯网将各热力站连至中央管理计算机。由于热力站分布范围很大，通讯距离较过远，这时的通讯可通过调制解调器搭用电话线，也可以随着供热干管同时埋设通讯电缆，使用双绞线按照电流环方式通讯。中央管理机不断采集各热力站发送来的实测温度、压力、流量，定期计算热力站发送来的实测温度、压力、流量，定期计算热力站发送来的实测温度的设定值与和各热力站实测值的比较，直接命令各热力站DCU开大/关小电动调节阀。各热力站二次侧回水温度的变化是一惯性很大且缓慢的过程，因此应采有0.5～1h以上的时间步长进行调节，以防止振荡。

除对热网工况进行高速外，计算机控制系统还应为保证系统的安全运行做出贡献。当热力站采用直连的方式，不使用热交换器时，最常见的事故就是管道内超压导致散热器胀裂，DCU可直接监视用户的供回水管压力，发现超压立即关闭供水阀，起到保护作用。无论直连还是间连网，另一类严重的事故就是一次网漏水。严重的管道漏水如不能及时发现并切断和修复，将严重影响供热系统和热电厂的运行。根据各热力站DCU监测的一次网供回水压力分布，还可以从其中的突然变化判断漏水事故及其位置，这对提高热网的安全运行有十分重要的意义，这类系统压力分析与事故判断的工作应属于中央管理机的工作内容。

5．5参考文献

1温丽，锅炉供暖运行技术与管理，北京：清华大学出版社，1995。

2陆耀庆主编，实用供热空调设计手册，北京：中国建筑工业出版社，1993。

3李祚启，集中供热管理微机自控优化系统，建设电子论文选编，北京：中国建筑工业出版社，1994。

4江亿，集中供热网控制调节策略探讨，区域供热，1997，（2）。

5江亿，城市集中供热网的计算机控制和管理，区域供热，1995（5）。

6YiJiang,Faultdetectionanddiagnosisindistrictheatingsystem.Pan-pacificsymposiumonbuildingandurbanenvironmentalconditioninginAsia.Nagoya,Japan,1995,..

温度变化和热量的关系范文篇8

关键词：Ptl00；PLC；模拟量模块；炉温控制

中图分类号：TP301

文献标识码：A文章编号：2095-1302(2011)02-0044-03

0引言

温度控制系统在现代物联网控制技术中具有广泛的应用，同时在工农业生产、国防、科研以及日常生活等领域占有重要的地位。当前比较流行的温度控制系统有基于单片机的温度控制系统、基于PLC的温度控制系统、基于工控机(IPC)的温度控制系统、集散型温度控制系统(DCS)、现场总线控制系统(FCS)等。本文设计的运料小车炉温控制系统主要采用PLC和热电阻结合进行系统采集控制。

1热电阻式传感器的应用

热电偶或热电阻传感器可把温度信号转换成电信号，再将该信号送入变送器的输入网络，该网络包含调零和热电偶补偿等相关电路。经调零后的信号输入到运算放大器进行信号放大，放大的信号一路经V／I转换器处理后以4～20mA直流电流输出；另一路经A／D转换器处理后送到表头显示。变送器的线性化电路有两种，均采用反馈方式。其中对热电阻传感器可采用正反馈方式进行校正；对热电偶传感器，则可采用多段折线逼近法进行校正。

1.1Pt100热电阻传感器工作原理

变送器除有传感的功能之外，还有放大整形的功能，输出为标准的控制信号。Pt100变送器可将传感信号转换成统一的标准信号(4～20mADC，0～10VDC)。本设计中，铂电阻输入一个微弱的电压信号通过变松器可转换成一个标准的4～20mA电信号。

1.2铂电阻工作原理

热电阻是利用物质在温度变化时本身电阻随之变化的特性来测量温度的。热电阻的受热部分(温度元件)是用细金属丝均匀地绕在绝缘材料制成的骨架上，当被测介质中有温度梯度存在时，所测量的温度为感温元件所在范围内的平均温度。

1.3SBW系列Ptl00温度变送器及其硬件连接

SEW系列Ptl00温度变送器的实物图和硬件接线方法如图1所示。

由图1所示的变送器实物图可知，使用时可以将变送器和热电阻按照两线制或三线制方式连接好，也可以直接选用一体化温度变送器。温度变送器的硬件连接如图2所示。使用时，将该变送器串联24V直流电源，负载端就可以直接得到变送器输出的4～20mA的直流信号。本系统采用PLC模拟量模块采集温度信号，可以如图2所示串联一个标准负载电阻，以把电流信号转换成0～10V的电压信号输入到PLC模拟量输入端。

2炉温控制系统方案设计

本项目的主要任务是设计一个炉温控制系统，其工作过程是：小车进入炉膛，处于室温的炉膛通过温度传感器将温度转换成电压信号，由ST接口将模拟的电压信号输入给PLC，在PLC内部与温度设定值进行比较和计算，之后，PLC模拟量输出口的输出电压接通炉丝，小车的工件开始加温，工件的加温温度可根据工艺要求来设定。当炉温达到设定值时，保温10s，电炉丝关断停止加热，小车退出炉膛，工件自然冷却，然后在20s后启动下一循环。图3所示是加热炉控制系统生产线示意图。

3PLC控制器及其电路

炉温控制系统中的控制器采用西门子的PLC―CPU224XP，该机型是西门子最新的200系列PLC中的新型控制器，具有数字量和模拟量模块，且有两路串口通讯端口。图4所示是本系统中的控制系统外部接线图。

4软件程序设计

采用S7―200的编程软件能直接进行编程通讯，实现模拟监控功能，结合工控组态软件也能进行上位机开发。图5所示是其控制工作流程，按照该炉温控制流程要求可以编写程序，并设置PLC的输入输出点，还应对应控制柜上按钮进行编号。

4.1温度采集及其处理

将铂电阻Pt100放到电热炉中采集到电流信号后，通过变送器转化成标准电信号再送人PLC(模拟量输入端子A+、M)中，PLC和PC机用PC／PPI串口通讯线送入梯形图(LAD)程序中，这样，就可以将其转化成温度数值了。温度采集后的温度处理程序如图6所示。

4.2LED数码管显示控制

本设计中温度的设定值可通过LED数码管显示出来。以便在工作过程中对温度设置更加直观。LED数码管显示控制程序如图7所示。

温度变化和热量的关系范文1篇9

一、区别

1.温度是表示物体冷热程度的物理量.

物体温度的高低与物体内部分子的运动情况密切相关.物体内分子的无规则运动越剧烈，物体的温度就越高.所以，温度是衡量物体内分子做无规则运动的动能的标志.温度是状态量，可以说温度“是多少”，也可以说温度“升高了多少”或“降低了多少”.

2.内能是物体内部所有分子做无规则运动的动能和分子势能的总和.

物体的温度变化时，物体内分子无规则运动的动能会发生变化，从而使物体的内能也发生变化.物体体积、状态变化时，分子间相互作用力的强弱也会发生变化，即分子势能发生变化，从而使物体的内能发生变化.物体的温度、体积、状态一定时，对同种物质而言，它的质量越大、分子数目越多，物体的内能就越大.内能是状态量，形容内能可以说“有”，也可以说“大”、“小”、“增大”、“减小”.

3.热量是热传递过程中传递能量的多少.

热量总是伴随着热传递的过程.物体间没有热传递发生时，就谈不上热量.热量是热传递过程中内能变化的量度，与物体的质量、比热容、温度变化量有关.热量是过程量，可以说“吸收多少”或“放出多少”热量，但不能说“含有多少”热量.

二、联系

1.温度和内能

内能是由物体的温度、质量、体积、状态等因素决定的.同一物体的温度升高，物体内分子无规则运动的速度增大，物体的内能增大；温度降低，物体内分子无规则运动的速度减小，物体的内能减小.两个不同的物体，温度高的，内能不一定大；温度低的，内能不一定小.

2.热量和内能

在热传递的过程中，热量是物体内能变化的量度.所以，物体吸收热量时，内能一定增大；放出热量时，内能一定减小.但物体内能增大，不一定吸收了热量；内能减小，不一定放出了热量.因为改变物体内能的方法有两种：做功和热传递.做功和热传递在改变物体的内能上是等效的.也就是说：物体的内能改变了，可能是由于物体吸收或放出了热量，也可能是由于外界对物体做功或物体对外做功了.

温度变化和热量的关系范文篇10

[关键词]热电阻；工作原理；接线方式；种类；常见故障分析。

中图分类号：TH811文献标识码：A文章编号：1009-914X（2015）48-0338-01

引言

温度是度量物体冷热成的物理量，在生产和科学试验中占有极其重要的地位，常见的测温方法有辐射式测温法、热电偶、热电阻测温法等。热电阻是一种非常简单测量元件，在各种工作环境中都可以看到它。然而很多从事热工仪表工作的人员，都不太清楚热电阻的工作原理，下面从热电阻的工作原理引申出相关的一些问题，以提高从业人员的重视程度。

1工作原理

与热电偶的测温原理不同的是，热电阻是基于电阻的热效应进行温度测量，即电阻体的阻值随温度变化而变化的特性。因此，只要测量出感温热电阻的阻值变化，就可以测量出温度。目前主要有金属热电阻和半导体热敏电阻两类。金属热电阻的阻值和温度一般可以用以下近似关系式表示，即Rt=Rt0[1+a（t-t0）]式中Rt为温度t时的阻值；Rt0为温度t0（通常t0=0℃）时对应的电阻值；a为温度系数。半导体热敏电阻的阻值和温度关系为Rt=AeB/t，式中Rt为温度为t时的阻值；A、B取决于半导体材料的结构常数。相比较而言，热敏电阻的温度系数更大，常温下的电阻值更高（通常在数千欧以上），但互换性较差，非线性严重，测温范围只有-50～300℃左右，大量用于家电和汽车用温度检测和控制。金属热电阻一般适用于-200～500℃范围。

从电阻随温度的变化来看，大部分金属导体都有这个性质，但并不是都能用作测温热电阻，作为热电阻的金属材料一般要求：尽可能大而且稳定的温度系数、电阻率要大（在同样灵敏度下减小传感器的尺寸）、在使用的温度范围内具有稳定的化学物理性能、材料的复制性好、电阻随温度变化要有函数关系（最好呈线性关系）。

目前应用最广泛的热电阻材料是铂和铜：铂电阻精度高，适用于中性和氧化性介质，稳定性好，具有一定的非线性，温度越高电阻值变化越小；铜电阻在测温范围内电阻值和温度呈线性关系，温度系数大，适用于无腐蚀介质，超过150℃易被氧化。最常用的有R0=10Ω、R0=100Ω和R0=1000Ω等几种，它们的分度号分别为Pt10、Pt100、Pt1000；铜电阻有R0=50Ω和R0=100Ω两种，它们的分度号分别为Cu50和Cu100。其中Pt100和Cu50的应用最为广泛。

2接线方式

热电阻按照接线方式可分为三种：

二线制：在热电阻的两端各连接一根导线来引出电阻信号的方式叫二线制。这种引线方法很简单，但由于连接导线必然存在引线电阻，电阻的大小与导线的材质和长度等因素有关，因此这种引线方式只适用于测量精度较低的场合；

三线制：在热电阻的根部的一端连接一根引线，另一端连接两根引线的方式称为三线制。这种方式通常与电桥配套使用，可以较好的消除引线电阻的影响，是工业过程控制中最常用的引线方式；

四线制：在热电阻的根部两端各连接两根引线的方式称为四线制，其中两根引线的热电阻提供恒定的电流，把电阻转换成电压信号，再通过另两根引线把电压引至二次仪表。可见这种接线方式完全消除了引线的电阻影响，主要用于高精度的温度测量。

热电阻的三种接线方式在原理上的不同：二线制和三线制是用电桥法测量，最后给出的是温度值与模拟量输出值得关系。四线制没有电桥，完全只是用恒流源发送，电压计测量，最后给出测量电阻值。

不同的接线方式对测量精度的影响：二线制电流回路和电压测量合二为一，精度差（二线制的误差主要是电流回路在电缆中产生一定的压降造成的测量误差）。三线制，电流回路的参考位和电压测量回路的参考位为一条线，精度稍好；四线制，电路回路和电压测量回路独立分开，精度高，但费用贵。

连接导线的电阻和接触电阻会对Pt100铂电阻测温精度产生较大影响，铂电阻三线制或四线制接线方式能有效的消除这种影响。

3热电阻种类

热电阻可以分为以下四种：

1）普通型热电阻

从热电阻的测温原理可知，被测温度变化是直接通过热电阻的变化来测量的，因此，热电阻体的引出线等各种导线电阻的变化会给温度测量带来影响。

2）铠装热电阻

铠装热电阻是由感温元件、引线、绝缘材料、不锈钢套管组合而成的坚实体，它的外径一般为φ2～φ8mm。与普通型热电阻相比，它有下列优点：体积小，内部无空隙，热惯性上，测量滞后小；机械性能好、耐震，抗冲击；能弯曲，便于安装；使用寿命长。

3）端面热电阻

端面热电阻感温原件由特殊处理的电阻丝绕制，紧贴在温度计端面。它与一般轴向热电阻相比，能更正确和快速地反映被测端面的实际温度，适用于测量轴瓦和其他机件的端面温度。

4）隔爆型热电阻

隔爆型热电阻通过特殊结构的接线盒，把其外壳内部爆炸性混合气体因受到火花或电弧等影响而发生的爆炸局限在接线盒内，生产现场不会引起爆炸，隔爆型热电阻可用于B1a～B3c级区内具有爆炸危险场所的温度测量。

4常见故障及分析

一般情况下，热电阻在应用过程中是比较顺利的，但有时也可能出现故障，而其中最为常见的就是断路和短路。而断路，通常都是因为热电阻丝太细所导致的，下面我们来简单了解一下热电阻的短路与断路问题处理方法。

断路和短路一般很容易就可判断出，只需一块万用表便可。即用万用表的“×1Ω”档进行测量，如测得阻值小于R0，则可能是短路；若测量指示为无穷大，那么可判定断路。其中短路较易处理，只要不影响电阻丝长短和粗细，找到短路处进行吹干，加强绝缘便可。如果是断路的话，那么处理时必须要改变电阻丝的长短从而就会影响电阻值，所以只有更换新的电阻体，但要采用焊接修理的话，焊接后要校验合格后才能使用。

另外，如果热电阻显示仪表的显示值比实际值低或示值不稳的话，那么可能是保护管内有脏污，因此主要除去脏污便可。但如果指示出现负值的话，那么可能是热电阻接线错误或热电阻短路，所以只要改正接线、处理好短路处就可以继续使用。

热电阻在使用中，除了上述短路和断路的问题之外，还有以下几种常见故障：

下面分析四种常见的故障现象及处理方法：

1、故障现象：显示热电阻的指示值比实际值低或示值不稳；

可能原因：保护管内有金属屑、灰尘、接线柱间脏污及热电阻短路；

处理方法：除去金属屑，清扫灰尘、水滴等，找到短路点加强绝缘。

2、故障现象：热电阻的表指示无穷大；

可能原因：热电阻或引出线短路或接线端子松开等；

处理方法：更换电阻体或焊接、拧紧接线螺丝等。

3、故障现象：显示仪表指示负值；

可能原因：显示仪表与热电阻接线有错或热电阻有短路现象；

处理方法：改正接线，或找出短路处，加强绝缘。

4、故障现象：热电阻值与温度关系有变化；

可能原因：热电阻丝材料腐蚀变质；

处理方法：更换热电阻。

结束语

目前，热电阻普遍应用于工业生产中，通过本文能让你了解热电阻的测温原理、引线的接线方式、种类及常见故障分析。

参考文献

温度变化和热量的关系范文篇11

Abstract：Firstly，analyzethetemperaturecharacteristicsofthermistorresistances；secondly，takingthenon—balancedbridgecircuitwhichiscomposedbyresistanceboxmeasuretodesignandproducealineardigitalthermistorthermometer，finallytheexperimentalanalysisshowstherationalityofthedesign.

关键词：泰勒级数；热敏电阻；非平衡电桥；线性化

Keywords：Taylorseries；thermistor；non—balancedbridgecircuit；linear

中图分类号：P414.5+3文献标识码：A文章编号：1006—4311（2012）28—0313—02

0引言

半导体热敏电阻随温度变化的温度特性可分为3种类型：正温度系数热敏电阻（PTC）、负温度系数热敏电阻（NTC）和特定温度下电阻值发生突变电阻器（CTR）。具有负温度系数的热敏电阻，电阻值随温度的升高而急剧变小，这是因为在一些半导体内部，自由电子数目随温度的升高增加的很快，导电能力会很快加强；虽然原子震动也会加剧并阻碍电子的运动，但这种阻碍作用对导电性能的影响远小于电子被释放而改变导电性能的作用，所以温度上升会使电阻值迅速减小。

1设计材料

本实验选用负温度系数热敏电阻，它的电阻值随温度的升高而减小。其电阻温度特性公式为：RT=Ae■（1）

式中，T为热敏电阻所处的环境的绝对温度（单位：开尔文），RT为热敏电阻在温度为T时的电阻值，A为常数，B为热敏电阻的材料常数。将式（1）两边取对数，可得：

1nRT=1nA+■（2）

由实验采集得到T—RT数据，描绘出1/T—lnRT曲线图，由图像得出直线的斜率B，截距1nA。则可以将热敏电阻的温度特性表达式写出来。

2设计原理

为了能够使设计出的电路中的数字表显示的电压反映温度，电压与温度之间必须满足线性化关系，利用非平衡电桥完成该设计。

非平衡电桥电路如图1所示，R0，R1，R2，分别用电阻箱代替，RT为热敏电阻，桥路为毫伏表。温度T的变化引起热敏电阻阻值RT的变化，阻值RT的变化引起桥路数字表示数U0的变化。由于数字表示数U0的变化可以连续的测得，进而可以检测到连续变化的RT，进一步检测到连续变化的非电量T。

当电源电压E一定时，桥路电压表达式如下：（由于万用表内阻很大，桥路近似于开路）

U0=（■—■）·E（3）

因此，测温原理实质是利用热敏电阻随温度的变化引起电桥的电压发生变化，并将这种变化进行量化和线性化。

3设计过程

在（3）中给出了U0与T之间的关系，但是该关系不是线性变化的，如何使U0与T之间在要求的温度测量范围内建立一种线性关系成为设计热敏电阻温度计的关键。通常可以通过适当选择桥路各参数来实现，即前面所提到的线性化。

为此将U0在温区中点T1处按泰勒级数展开：

U0=U01+U′01（T—T1）+Un

U■=■U■■（T—T■）■+■■U■■（T—T■）■

式中：U01为常数项，不随温度变化。U′01（T—T1）为线性项，Un代表所有的非线性项，它的值越小越好，为此令U■■为零，忽略三次以及三次以上的非线性项，就得到：

U0=U01+U′01（T—T1）

为明了推导过程，假设U01=？姿，U02=m，则U01=？姿+m（t—t1）。式中t和t1，分别是T和T1对应的摄氏温度，式中？姿和m由U■■=0可以推导出满足下面的关系式：

？姿=（■—■）.E（4）

m=（■）.E（5）

以上两式即为U0与t之间建立的线性关系的必要条件，其中T1可根据要求的线性化测温度范围确定，接下来只要确定B、？姿和m的值就可确定各仪器的参数。

本实验中T1取40摄氏度，B值取4250。根据非平衡电桥的显示表头，适当选取？姿和m的值，本实验中使电表读数是热敏电阻温度的10倍，即选取m=10mV/℃，则？姿=10t1mV=40mV，E的值有（5）式确定，由式（4）可得R1与R0的比值关系。由热敏电阻在40摄氏度时的电阻值可以求得R2的值。据此计算后得到各仪器参数值为：（其中R0选取8500？赘，测得RT1为4650？赘），E=942.5mV；R1=16.6？赘；R2=3467？赘；R0=8500？赘。

4设计结果

按照图1连接电路，将电路各个元件数值调节到对应的参数值，毫伏表用万用表代替（因为数字万用表测量电压时的内阻非常大，可以有效限制分流），测量结果如表1所示。画出线性曲线如图2所示。

用该种方法设计的温度计，通过实验结果可以看出，所获得的数据在误差允许范围内，符合设计要求。由推导过程可知，由于热敏电阻的阻值与温度的变化不是完全线性的，只是在温区中点附近满足近似线性，温度范围越大，两端的数据测量偏差就越大，所以我们是在小测温范围内进行试验的，这种在某点按泰勒级数线性设计半导体温度计的方法，对在某点正负区间小范围内测量的结果较为理想。本实验可以作为传感器应用实例，向学员介绍热电转换产生温度传感，在实际应用中可以实现自动控制等。

参考文献：

[1]贾小兵，杨茂田等.大学物理实验教程（修订版）[M].北京：人民邮电出版社，2007.

温度变化和热量的关系范文篇12

【关键词】集中供热运行调节节能热计量

1引言

集中供热作为一项节约能源、保护环境、方便生活的重要城市基础设施，在城市发展中的重要地位日益显现。供热与室外气温变化息息相关，目的是满足人们生活舒适度的需要，反过来如果发生了能源浪费，又影响了人们生活的舒适度，污染了环境，就会发生不良的社会影响。做为一名供热战线的运行管理者，很有必要在保证供热可靠性的前提下，从供热系统着手对整个供热系统进行合理调节，从而达到节能的效果。

2对各种调节方法的阐述

2.1质调节

质调节就是对热媒的性质进行调节，即从热源处改变管网供回水温度来达到调节的目的。运行管理简便，管网的水力工况稳定；但是，对于多种热用户的热水供应系统，在室外温度较高时，如仍按质调节进行供热，往往难以满足要求。假设集中供热系统中最不利用户室温为20℃、供暖负荷率为50%时，中间用户的室温也为20℃，但其供暖负荷率仅为20%。由于热源的质调节是按照负荷率进行的，因为若要满足最不利用户的室温要求，就必须按照50%的负荷率来调节，此时中间用户就会过热，用户不得不打开窗户，造成能源的浪费。

2.2流量调节

在进行流量调节时，保持供热管网的供水温度不变，是随着室外温度的变化不断改变网路中循环水量，随着室外温度升高，网路流量迅速地减少，这样常常会使供暖系统产生严重的竖向热力失调，同时在运转中不断地随着室外温度的变化而改变网路流量也难以进行管理，也只能是对集中质调节的一种辅助方式，对局部供热系统作辅的调节。

2.3分阶段改变流量的质调节

分阶段改变流量的质调节是在供暖期中按室外温度高低分成几个阶段。在室外温度较低的阶段中保持较大的流量，而在室外温度较高的阶段中保持较小的流量，在每一阶段内网路的循环水量总保持不变，供热调节采用可改变网路供水温度的质调节。分阶段改变流量的质调节方法最适用的调节对象为一级管网，因为其流量可变范围较大，节能空间也较大。若二级网采用该方法进行调节，则在建筑物入口设具有水力工况隔离能力的装置，如均压罐、混水器等，将室外与室内隔离开。这样输配网路采用大温差小流量运行，保证用户能获得足够的能量，用具备水力工况隔离能力的装置来解决输配网路与末端用户流量的匹配问题，再用水泵保证用户一定的资用压头，使用户能够在需求的热量范围内实现自主调节，且水泵可以沿着理想变频曲线进行调节，经济性较好。

3热计量后的供热系统调节

供热用户实现热计量收费以后，必须要有相应的热量可调节手段，否则不能实现真正的节能。实现用户热量可调节的技术主要是在用户室内的各散热器支管上安装自力式温度调节阀，用户可根据个人生活习惯及经济条件在调节阀上设定所需温度。温控阀主要有双通阀和三通阀两种方式，当采用双通阀后，室内供热系统就成为了变流量系统。而当用户有了自调节能力，只有协调好个体调节与集中调节之间的关系，才能既保证满足用户的需求，又能实现节能最佳。

3.1用户调节

以热源热网及用户为一个整体考虑，用户系统采用双通阀调节散热器（或是其他末端散热装置）的散热量，系统的整体节能效果最明显。但是如果有的用户系统不允许采用双通阀调节散热器（末端装置）的散热量时，则应该设置用户入口装置将热网和室内系统隔离开。室内系统采用恒流量运行，热网系统采用变流量运行，也能获得较好的节能效果。用户入口装置也要采取一定的调节方案，构成独立的调节单元。

3.2热源与热网调节

热用户安装有三通阀或者双通阀后，已经具备了自调节能力。此时在热源处的负荷预报就变得很有意义了。根据热网运行参数预报的供热负荷，就是用户在下一个时间段所需要的热负荷。因此，提高预报精度，保证预报控制稳定性成为主要的问题。

（1）循环泵恒转速时的预测控制

如果热用户是恒流量运行，则循环泵应该是恒转速运行，热源应该是质调节运行。控制系统应该根据热源出口处的参数，如热网供回水温度室外温度热网供回水流量（主要是监视异常情况），预测热源的供回水温度，并且进行反馈调节。

（2）循环泵变转速时的预测控制

热力系统采用变流量运行方式输送热量具有很大的节能潜力。而在较大范围内变化流量调节时，采用变频来改变循环泵转速是当前普遍的做法，其节能效果显著。因此，如果热用户是变流量运行，则循环泵应该采用变频变转速运行，即热源采用质调节与量调节相结合的综合调节运行方案。

（3）热源调节

热源应该按照预测控制系统预报的循环流量和供回水温度进行调节，在保证控制指标的前提下，锅炉采用最佳燃烧寻优调节。

4结语

目前大多数集中供热系统采用质量调节和分阶段质量调节，在热网循环水量不变的情况下，根据室外温度的变化来调节温度，改变供热量。因为温度变化的传递比较慢，对于一个大的热网、热源厂出口供水温度的变化需要几个小时才能在热力站起作用。实施热计量后，必将促进热网由质量调节向量调节的转变，因为实施热计量以后用户将根据自己的需要来调节用热量，热力站将通过流量的变化来改变供热量，系统的流量不时在变化，继续维持定流量的质调节已经是不可能了。在这种情况下，供热系统的特性将会有哪些变化，现有供热系统如何适应这种变化等等也需要研究和解决。

【参考文献】

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[2]陈永强，刘枫，刘明伟.集中供热系统节能措施[J].科技创新导报，2008（2）：76.

[3]单兴卓.节能技术和措施在集中供热系统中的应用分析[J].天津大学硕士学位论文，2008（3）：8-25.