城鎮供熱管道保溫結構散熱損失測試與保溫效果評定方法 - 熱流計法

GB/T 28638-2012 城鎮供熱管道保溫結構散熱損失測試與保溫效果評定方法

范圍
本標準規定了城鎮供熱管道保溫結構散熱損失測試與保溫效果評定的術語和定義、測試方法、測試分級和條件、測試程序、數據處理、測試誤差、測試結果評定及測試報告。
本標準適用于供熱介質溫度小于或等于150°C的熱水、供熱介質溫度小于或等于350°C的蒸汽的城鎮供熱管道、管路附件以及管道接口部位保溫結構散熱損失測試與保溫效果評定。

術語和定義
GB/T 4132 和 GB/T 8174 界定的以及下列術語和定義適用于本文件。
熱流傳感器的亞穩態  pseudo steady state of heat flux transducer
在兩個連續的5min周期內，熱流傳感器的讀數平均值相差不超過2%時的傳熱狀態。
實驗室測試  test in laboratory
實驗室中，模擬供熱管道的環境條件和運行工況，所進行的管道保溫結構散熱損失測試。
供熱管道保溫結構表現導熱系數  equivalent thermal conductivity of thermal insulation construction for heating pipeline
實驗室測試時，由供熱管道上測定的熱流密度、工作管表面溫度和外護管表面溫度計算所得的保溫結構絕熱層導熱系數。

測試方法
熱流計法
采用熱阻式熱流傳感器(熱流測頭)和測量指示儀表，直接測量供熱管道保溫結構的散熱熱流密度。當熱流Q垂直流過熱流傳感器時，散熱熱流密度按式(1)計算:

式中:
q 一一散熱熱流密度，單位為瓦每平方米(W/m²)；
c 一一測頭系數，單位為瓦每平方米毫伏[W/(m²•mV)]；
E 一一熱流傳感器的輸出電勢，單位為毫伏(mV)。
測頭系數值應按 GB/T 10295 的方法，經標定后給出。可繪制出系數c(c=q/E)與被測表面溫度(視作熱流傳感器的溫度)的標定曲線，該曲線應表示出工作溫度和熱流密度的范圍。
熱流計法的使用范圍應符合下列規定:
a) 適用于現場和實驗室的測試；
b) 適用于架空、地溝和直埋敷設的供熱管道的測試；
c) 適用于保溫結構內外表面存在一定溫差、環境條件變化對測試結果產生的影響小、保溫結構散熱較均勻的代表性管段上進行的測試。
測試方法應按 GB/T 17357 的規定執行。
熱流傳感器的貼附應符合下列規定:
a) 熱流傳感器應與熱流方向垂直，且熱流傳感器表面應處于等溫面中；
b) 熱流傳感器宜預先埋設在保溫結構的內部，不具備內部設置條件時，可貼附在保溫結構的外表面；
c) 在保溫結構外表面貼附時，熱流傳感器與被測表面的接觸應良好。貼附表面應平整、無間隙和氣泡；
d) 貼附前應清除貼附表面的塵土，在貼附面涂敷適量減小附著熱阻的熱接觸材料，并可使用壓敏膠帶或彈性圈等材料壓緊。熱接觸材料可采用黃油、硅脂、導熱脂、導熱環氧樹脂等；
e) 在架空或管溝敷設的供熱管道保溫結構外表面貼附時，熱流傳感器表面的熱發射率(表面黑度)應與被測管道表面的熱發射率保持一致。當熱流傳感器表面的熱發射率與被測管道表面的熱發射率不一致陣，可在傳感器表面涂敷與被測表面熱發射率相近的涂料或貼附熱發射率相近的薄膜；當不能用上述方法進行處理時，則應按附錄A給出的修正系數和公式對測試結果進行修正；
f) 保溫結構外表面熱發射率宜采用實際測試值，也可參照附錄B的列表選定；
g) 直埋供熱管道散熱損失測試時，宜將傳感器設置在保溫結構外護管內。當地下水位較高，且在保溫結構外表面貼附傳感器時，應對熱流傳感器及其接線處采取防水措施，熱接觸面間不得有水滲入。
當熱流傳感器貼附部位的溫度高于或低于傳感器標定的溫度時，應按產品檢定證書給定的標定系數，按式(2)對儀表顯示的熱流密度值進行修正:

式中:
q_t  一一實際熱流密度，單位為瓦每平方米(W/m²)；
s 一一熱流傳感器產品檢定證書給定的與標定溫度偏離時的修正系數；
q' 一一儀表顯示的熱流密度值，單位為瓦每平方米(W/m²)。
熱流傳感器輸出電勢的測量指示儀表或計算機輸入轉換模塊的準確度應與熱流傳感器的準確度相匹配。當測定的熱流密度因環境影響而波動時，宜使用累積式儀表。
現場應用熱流傳感器測定熱流密度時，應符合下列規定:
a) 測試應在一維穩態傳熱條件下進行；
b) 應在達到亞穩態條件時讀取測定數據；
c) 現場風速不應大于0.5m/s，不能滿足時應設擋風裝置；
d) 傳感器不應受陽光直接輻射，宜選擇陰天或夜間進行測定，或加裝遮陽裝置；
e) 不應在雨雪天氣時進行測定。
測試現場環境溫度、濕度的測點應在距熱流密度測定位置1m 遠處，且不得受其他熱源的影響。
測試現場地溫的測點應在距熱流密度測定位置10m遠處，且在相同埋深的自然土壤中。

表面溫度法
通過測定保溫結構外表面溫度、環境溫度、風向和風速、表面熱發射率及保溫結構外形尺寸，散熱熱流密度按式(3)計算:

式中:
α 一一總放熱系數，單位為瓦每平方米·開[W/(m2•K)]；
t_w 一一保溫結構外表面溫度，單位為開(K)；
t_F 一一環境溫度，單位為開(K)。
總放熱系數應按附錄C的規定計算。
表面溫度法的使用范圍應符合下列規定:
a) 適用于現場和實驗室的測定；
b) 適用于架空、地溝敷設的供熱管道的測試。
測試方法應按 GB/T 17357 的規定執行。
保溫結構外表面溫度的測定可采用表面溫度計法、熱電偶法、熱電阻法或紅外輻射測溫儀法。
表面溫度計法直接測定保溫結構的外表面溫度應符合下列規定:
a) 表面溫度計應采用熱容小、反應靈敏、接觸面積大、熱阻小、時間常數小于1s的傳感器；
b) 表面溫度計的傳感器應與被測表面保持緊密接觸；
c) 應減少對傳感器周圍被測表面溫度場的干擾。
熱電偶法應符合下列規定:
a) 熱電偶絲的直徑不應大于0.4mm，其表面應有良好絕緣層；
b) 熱電偶與被測表面的接觸良好，應采用以下的貼附方式:
1) 加集熱銅片的貼附方式: 將熱電偶焊接在導熱性好的集熱銅片上，再將其整體貼附在被測表面上，如圖1a) 所示；
2) 表面接觸貼附方式: 將熱電偶沿被測表面緊密接觸10mm~20mm，如圖1b) 所示；
3) 嵌入貼附方式: 將熱電偶嵌入被測表面上開鑿的緊固槽或孔中，如圖1c) 所示；
4) 埋入貼附方式: 將熱電偶端部的結點埋入被測體3mm~5 mm ，如圖1d) 所示。

c) 應采用毫伏計、電位差計或計算機輸入轉換摸塊讀取測定值，并應進行參比端溫度補償。
熱電阻法應符合下列規定:
a) 熱電阻護套應緊密貼附在被測溫度表面，使熱電阻與被測表面接觸良好；
b) 采用三線制測量線路，接入橋式或電位差的二次顯示儀表，或接入計算機輸入轉換模塊讀取測定值。
注: 熱電阻法宜采用Pt100B級工業用熱電阻。
紅外輻射測溫儀法應符合下列規定:
a) 采用非接觸式紅外輻射測溫儀測定保溫結構外表面溫度時，應按儀表使用要求正確選擇測溫儀與被測點的距離及發射角；
b) 當保溫結構外表面為有機材料或油漆和氧化表面時，應對被測表面比輻射率及環境輻射進行修正，應按儀表使用要求調整儀表的發射率讀數。
環境溫度的測定應使用符合精度等級要求的溫度計，同步測定保溫結構表面溫度和環境溫度，并按下列條件選擇環境溫度測點位置:
a) 架空敷設的供熱管道，環境溫度應在距保溫結構外表面1m處測定空氣的溫度；
b) 地溝敷設的供熱管道，環境溫度應在環地溝內壁附近測定平均空氣溫度。
環境風速測定應使用符合精度等級要求的風速儀，在測量保溫結構外表面溫度時，同步測量風向和風速。


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