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论热工参数的测量在建筑环境设计及运行过程中的重要性

论热工参数的测量在建筑环境设计及运行过程中的重要性

作者: 牛打萌瑞牛 | 来源:发表于2020-06-07 06:05 被阅读0次

随着现在科学技术的不断提高,工业生产也不断向高精尖方向发展,特别是在我们所学习的建筑环境与能源应用方面,对测量技术的要求越来越高!我们专业中所涉及到的热工参数的检测通常包括压力,温度,流量,物位等。然而,一般情况下,我们想要测量到这些参数非常困难,更别说精度那么高。那么,如何将这些参数从诸多强大的干扰中分离出来并且检测出来,达到一定的精度,符合我们的使用要求,这就显得更加的重要。

首先我们就来说一说温度这个物理量,它是一个重要的物理量,是国际单位制中的七个基本物理量之一,是表示物体冷热程度的物理量,这个我们都知道。一般,准确地测量出温度的数值需要借助一些其他物质的物性以及相应的转化原理来测出温度。由此产生了许多测量温度的传感器,但是迄今为止还没有能够测量所有物质的温度的一种手段。现在阶段,测量温度的方法有接触法和非接触法两种,这里我以固体膨胀式温度计为例,作简要介绍。它的原理是将两种线膨胀系数不同的金属片焊制成一体,构成双金属片温度计。当温度变化时,由于两种金属的线膨胀系数不同,双金属片必然发生弯曲变形。但是由于其弯曲的偏转角不同,会产生不同的数值。这个数值与被测温度有一定的线性关系,利用这一线性关系,我们就可以测得相应的温度。

同样,湿度也是我们设备专业中一个特别重要的热工参数,它与温度两两相关,它们具有同样的重要意义。在常规的环境参数中,温度是个独立的参数,很容易被准确测量,但是湿度由于受到其他因素的影响,比如大气压强、气流流速以及温度等的影响,测量湿度要比测量温度复杂的多,因此测量湿度相较于测量温度更难。我们专业中常用的表示湿度的方法有绝对湿度,相对湿度,露点和湿气与干气的比值等,常见的测量湿度的方法有动态法、静态法、露点法、干湿球法和电子式传感器法。在这里,我来给大家简单介绍一下干湿球法如何来测量湿度。干湿球法是根据干湿球温差效应原理进行湿度测量的,普通的干湿球湿度计由两支相同的温度计组成,其中一支温度计的感温端上包有纱布并且浸入水中保持湿润,这便是湿球温度计,再有一支温度计不作任何处理,放置在空气中,便是干球温度计。在实际测量中,当热湿交换达到平衡时,裹纱布的那只温度计所测得的温度即为湿球温度,而另一支未包裹纱布的温度计测得的温度称为空气的干球温度。这样,我们获得空气的干球温度和湿球温度,就可以根据一定的线性关系,来推导出相应的空气湿度。

接下来我们来说一说压力。压力也是我们专业中一个比较重要的参数,正确的测量和控制压力是保证供热通风和供燃气系统安全经济运行的基本条件。简单来说,压力就是垂直作用在物体单位表面积上的力。最开始接触压力是在我们的流体力学课程中,压力与流体的运动状态有很大的关系。对于静止流体,任何一点的压力都与该点所取的面的方向无关,在所有方向上压力大小相等,这种具有各向同性的压力称为流体静压力。但是在运动的流体中任何一点的压力是所取与运动方向平行方向的函数,当所取平面的法向与流体流动方向一致时,所得到的压力最大,这个压力的最大值称为总压力。作用在鱼流体流动方向平行的面上的压力称为流体静压力,总压力与静压力之差称为动压力,动压力是流速的函数。同样压力的测量也较为困难,我们一般常用的测量方式有平衡法、弹性法、电气式法三种方式。压力可以用绝对压力、表压力和负压来表示。绝对压力等于表压加大气压。测量压力的仪表主要有四大类,液柱式压力计、弹性式压力计、电气式压力计、负荷式压力计。其中我们专业使用较多的是液柱式压力计,例如U型管压力计和单管压力计、斜管微压计等。液柱式压力计是利用液柱对液柱底面产生的静压力与被测压力相平衡的原理,通过液柱的高度来反映被测压力大小的仪表。它结构简单,使用方便准确度也较高,因此在我们专业测量水管水流速、风管风速中经常被用到。

除此之外,还有流速,流速可谓是我们专业的重头戏。不管是给排水、空调送风又或者建筑防排烟、燃气输配等等,都离不开流速的控制。这些年来,随着科学技术的进步,更加先进的测量方法和仪表不断出现,对于流速的测量也更加的方便。流速即是流体速度,是描述流动现象的主要参数,流体速度的大小跟流动的状态有很大的关系。我们常用的测量仪表种类有机械式风速仪,热线风速仪、测压管、激光多普勒测速仪四种。我简单就热线风速仪做下介绍,热线风速仪是利用被加热的金属丝,将其放置在被测流体中,利用发热的金属丝的散热率与流体流速成比例的线性特点,通过测定金属丝的散热率就可以获得流体的流动速度。当被测流体通过被电流加热的金属丝或者金属膜时,会带走热量,致使金属丝的温度降低,而金属丝的温度降低程度,取决于流过金属丝的气流速度和温度,因此其又可以分为恒流型和恒温型两种。这种方法是克英在1914年提出的,在我们的供热工程课程中应用较多。

再有就是物位这个参数。物位其实是指容器中液体介质液面的高低,以及两种液体介质的分界面的高低和固体块、散粒状物质的堆积高度,它们三者又分别被称为液位、界面、料位。相对应的检验仪表分别是液位计、界面计、料位计。物位的检测在现代工业生产过程中也具有极为重要的作用,通过物位检测可以确定容器中被测介质的储存量,以保证生产过程中的物料平衡,也为经济核算提供可靠的依据。通过物位检测并加以控制,可以使物位维持在规定的范围内,这对于保证产品的质量和产量,确保安全生产就重要的意义。我们常用的物位检测方法有静压式物位检测、浮力式物位检测、电气式物位检测和声学式物位检测四种,除此之外还有微波法、光学法和重锤法,但这些我们专业使用较少。物位检测一般基于力学和相对变化原理,以及一些物体的物理量随着物位的升高而增加的原理。在我们专业中应用最多的是浮力式物位检测方法,特别是建筑给排水系统中。它的基本原理是通过测量漂浮于被测液面上的浮子随液体界面变化而产生的位移,或者是利用沉浸在被测液体中的浮筒所受的浮力与液面位置的关系来检测液面,比较简单,不过它也分为恒浮力式物位检测和变浮力式物位检测两种。一般在我们专业中使用较多的是测量水位。

其实我们专业所涉及到的热工参数还有很多,除了我介绍的这几个温度,湿度,压力,流速和物位这五个参数之外,我们专业的学习过程中还会涉及到热量、流量、压强等相关参数。这些参数的测量与实际的工程应用,关系重大。可以说,没有准确的测量,整个工程就没有办法进行下去。特别是在我们建筑环境与设备工程专业,想要营造好一个相对舒适,适合我们居住和工作的房屋,不管是工程前期的建造过程中的测量,还是建好之后的维护与环境管控,都离不开这些参数的控制。因此,相对精确的测量值,对于我们来说是十分重要的。可以说建筑环境测试技术是我们专业的基础,它在未来也将会发挥出更加重要的作用。

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