GB/T 17357-2008 设备及管道绝热层表面热损失现场测定 热流计法和表面温度法

范围
本标准规定了采用热流计法和表面温度法现场测定设备及管道绝热层表面热损失的术语和定义、测定仪表、传感器的安装、测定段的选取、现场测定条件、热流计法测定步骤、表面温度法测定步骤和结果计算、数据处理和热流密度以确定绝热层表面热(冷)损失的方法及要求，包括测定仪表、测点选取、操作及数据处理等。
本标准适用于现场评价正常工况下的设备及管道绝热层的绝热性能。

术语和定义
GB/T 4132 中确立的以及下列术语和定义适用于本标准。
热流计  heat flow meter
由热流传感器(或称热流测头)连接测量指示仪表组成的热工仪表。使用时将其传感器理设在绝热结构内或贴敷在绝热结构的外表面，可直接测量得到热(冷)损失值。
热流传感器  heat flux transduser；HFT
利用在具有确定热阻的板材上产生温差来测量通过它本身的热流密度的装置。其输出电势(V)与通过传感器的热流密度(q)成正比。
它是由芯板、表面温差检测器和起保护及热阻尼作用的面板等组成。可以做成点状(如圆形、正方形、长方形或其他形状)或带状热流传感器。
热流传感器的亚稳态  pseudo steady state of HFT
在两个连续的5min周期内热流传感器的输出电势不单调变化，而且其平均值相差不超过2%。
表面温度计  surface thermometer
以热电偶或其他类型温度传感器作为敏感元件，用于测量表面温度的测温仪表。如热电偶式表面温度计、电阻式表面温度计。

测定仪表
按 GB/T 8174 的规定，设备及管道的保温(冷)效果的测定分为三级。 根据测定等级的要求，应选用相应准确度的传感器及测定仪表，见表1。


传感器及测定仪表应根据规定的标定周期送交有关部门进行检定或自行校核。
用于读取传感器输出的指示仪表，其准确度应与所用的传感器准确度相匹配。必要时可选用累积式仪表、记录式仪表或数据采集仪。
热流传感器的检定
按 GB/T 10295 的方法对热流传感器进行标定，必要时绘制q/V系数与绝热层表面温度(视作热流传感器的温度)的标定曲线，该曲线还应表示出工作温度与热流密度的范围。

传感器的安装
安装传感器的辅助材料
附着材料
如双面压敏胶带、凡士林等材料，可将传感器固定在被测表面。
热接触材料
如接触胶、导热硅脂等，可使被测表面与传感器之间保持良好的接触。
表面材料
如涂料、薄膜或箔，可用于调整传感器表面的热发射率，并与被测表面的热辐射特性相匹配。
热流传感器的安装
应保证热流传感器与其附着的绝热层表面有良好的热接触，并对正常的传热状态影响最小。
安装时宜将热流传感器放在外护层内，附着于绝热材料的 面层上。除需测定连接处的热损失外，应避免放置在绝热层的连接处或外护层的接缝处。
安装热流传感器时，可用适当的附着材料、热接触材料或其他适当的方法使其附着于绝热层表面。若热流传感器只能放在外护层表面时，传感器表面应贴附表面材料，尽可能使热流传感器表面的热发射率与被测表面的热辐射特性相匹配。
热电偶
把热电偶直接贴敷在被测表面进行测量。 热电偶丝直径应不大于0.4mm并应有漆、丝或塑料绝缘。热电偶与被测表面必须保持良好的热接触，可按以下两种方法进行贴敷:
a) 先将热电偶丝焊在一块导热性能良好的金属集热块或片上，再整体贴敷到被测表面上；
b) 将热电偶焊在或埋在被测面上专门 开的小槽里。
热电偶丝沿等温面紧密接触的长度应不小于100mm。
表面温度计
将热电偶式、热电阻式等表面温度计的传感器直接与被测表面紧密接触。

测定段的选取及测点的选取
测定段的选取
应根据测定目的、运行工况和绝热结构选择有代表性的区域作为测定段。应避开连接缝隙处、结构破损处或其他不连续处，必要时可将其另设测定段。
有条件时可先用红外温度计、热像仪进行普遍扫描粗测。根据绝热层表面温度的均匀状态分析其表面热损失状况，以确定有代表性的区域。
原则上应按等温区域布置测点。 对于使用均质材料的绝热结构，可以按设备内部介质温度的分布来划分；对于使用非均质材料的绝热结构，宜通过测定划分等温区域。
测点的选取
设备
对于圆筒形设备，应分别在筒体、封头或顶盖布置测点。
对方形设备，应在其各壁面划分若干正交网格，在网格中布置测点。
管道
横管和竖管应分别布置测点。
沿管长取若干个测定截面，在每个截面的圆周上布置测点。圆周上的布点位置和数量可采用等分的方法确定，或视表面温度分布状况和环境条件(风、位置等影响)，通过预测试确定。

现场测定条件
应尽可能排除和减少外界因素对测定的影响，测定应原则上满足一维稳定传热条件。宜在稳定工况运行12h以后进行测定，新建工程或修复工程需热态运行240h以上进行测定。
应在风速不大于0.5m/s的条件下进行测定，如不能满足时应增加挡风装置。
室外测定应选择在阴天或夜间进行，以避免传感器受太阳直接辐射的影响； 如不能满足时应加遮阳装置，待稳定一段时间后再测定。
室外测定应避免在雨雪天气条件下进行。
环境温度、风速应在距离测点位置1m处测得，并应避免其他热源的影响。

热流计法测定步骤
测定段选取和传感器安装
按"测定段的选取及测点的选取"的要求在绝热的设备及管道上选择适当的测量区域，并按"热流传感器的安装"所述的方法正确安装热流传感器。
将热流传感器连接到测定指示仪表、累积式仪表或计算机控制的数据采集装置上。
数据读取
按"现场测定条件"的要求，当达到亚稳态时读取数据。
由于测试工况和环境条件的变化，输出的数据会有波动，则应求取波动范围内的平均值。必要时可使用累积式仪表、记录式仪表或数据采集仪，分析数据变化状况，取累积平均值。
热流密度分布不均匀时，应取多个位置读取数据，以全面反映保温结构的热损失状况。
气象条件的测量
测量靠近安装热流传感器处的气象条件。如温度、湿度、风速等，以便于测定结果的综合分析。

表面温度法测定步骤及结果计算
测定步骤
按"测定段的选取及测点的选取"的要求在绝热的设备及管道上选择适当的测量区域。并按"热电偶"所述的方法正确安装热电偶或按"表面温度计"的要求使用表面温度计，测定绝热层的表面温度。
用温度计在离被测物1m以外处，测定环境温度。必要时，可在温度计的感温部位包覆通风的铝箔屏蔽套，以防止其他热辐射源的影响。环境温度测定应与表面温度测定同步进行。
表面温度数据的读取
a) 每个测点应稳定3min～5min即达到热平衡后读取数据；
b) 每个测点应测量记录三次，按算术平均法求取平均值。
在进行表面温度测定的同时，用风速计测量风速，测定风向。
测量绝热设备及管道的外型尺寸。
热流密度的计算
根据被测物的表面温度、环境温度及表面换热系数，按式(1)计算散热热流密度q: 

式中:
q ———热流密度，单位为瓦每平方米(W/m²)；
α ———表面换热系数，单位为瓦每平方米开尔文[W/(m²·K)]，计算方法见附录A；
T_W ———表面温度，单位为开尔文(K)；
T_F ———环境温度，单位为开尔文(K)。


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