热量与温度变化的关系范文第1篇

关键词：LED芯片 结温测量 红外热成像

中图分类号：TN919 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）04（c）-0004-02

当今时代，能源问题极其重要。在照明领域内，发光二极管（light emitting diodes，LED）以其效率高、寿命长、节能等特点，成为新一代照明产品。LED的光学性能和电性能与LED内部P-N结的温度（即LED结温）有着密切的内在联系。当LED正常工作时，结温逐渐增高，使得LED器件流子的复合效率降低，出射光子必然减弱，导致LED输出光及照明品质的下降。因此研究可靠、快速地测量LED结温的方法成为光电照明工程研究的热点。[1～2]

LED结温测量的方法有多种，其中电学参数测量法是常用的一种。本文首先运用此方法，以1 W单颗LED（6500 K冷白光）为研究对象，分析测试结温与加热电流的关系。此外，采用基于红外测温原理的红外热成像技术，在不破坏LED结构、非接触的前提下测试并获取LED温度峰值点和温度图像，分析LED红外热成像技术与电学参数测量结温这两种测试方法之间是否具有某种联系或变化规律。

1 测试设备及实验

电学参数测量结温所需设备及测试系统装置如图1所示。该套系统为浙江大学三色光电仪器SPR-300LED结温测试系统，分别包括小型积分球（直径为0.5 m）、LED-220T温度控制仪、恒温底座、驱动电源、温度反馈系统以及结温数据处理软件，图1中的5所示为LED样品在系统中的安装位置，即位于积分球的内侧壁。

测试步骤：（1）样品LED型号：美国普瑞BXCE4545450-F1-z的1 W（6500 K）贴片式LED，该样品性能稳定；（2）LED接通驱动电源后，LED安装在位于积分球侧壁的恒温底座上，背面紧贴底座，使温度传递达到最理想状态。把温度控制仪、温度反馈测试仪的探头连接到恒温基座上。实验时将电源设定为稳流模式，调谐电流大小驱动LED器件；底座的温度测试仪实时采样反馈温度；（3）结温测试系统完成设置后开始实验，先测量K系数值；（4）在其它实验条件不变的前提下，选取若干个特定加热电流值，测得LED样品的结温，记录相关测量结果。

2 加热电流对结温的影响

从原理上理解，结温与加热电流的关系非常密切。但两者之间在数学上究竟属于指数变化、线性变化、还是非线性变化的关联，研究较少。我们在分析结温与加热电流的联系时，将测试系统中的被测样品的初始小电流设定为30 mA，将加热时间设置为10 mins，其它温度、湿度及连接方式等测试条件均保持不变。系统中设置加热电流的数值从100 mA开始，依次以50 mA递增，以此对样品结温进行精密分析。实验结束后，获得的结果如下：各加热电流对应的LED器件结温分别为：100 mA-36.01 ℃、150 mA-44.75 ℃、200 mA-52.11 ℃、250 mA-62.01 ℃、300 mA-71.46 ℃、350 mA-81.71 ℃和400 mA-92.53 ℃。将数据绘制成LED结温-加热电流坐标图，得到图2中的离散点。对离散数据点依次运用指数拟合、对数拟合、乘幂拟合、非线性拟合以及线性回归拟合曲线进行预测分析。结果如图2中的拟合曲线所示：结温在100 mA～400 mA范围内，一元线性回归拟合曲线最符合离散数组的变化规律，即近似线性变化。图2同时也给出了拟合曲线的线性公式Y=0.1877×X+16.006（其中X：加热电流，Y：LED器件的结温。）

我们分析结温和加热电流的关系，得到结果有：（1）不同的加热电流，结温并不是稳定不变，而是相应产生较大数值变化；（2）二者近似线性的数学关系，其表征的物理意义在于：加热电流对LED的结温具有定量可调谐功能，且可调电流范围宽、调控幅度显著。而LED的光通量、光效等性能指标较大程度地依赖结温，所以这一现象对于开发可调谐LED照明产品、显示产品，以及合理延长LED寿命、提升照明产品可靠性都具有重要意义。

3 红外热成像测试LED

红外线热成像技术是指通过红外成像测量仪测量物体辐射热能的技术。物体的热能或红外线能量因其波长过长，无法被人眼感知，属于不可见光。但热能作为电磁频谱的一部分，可被探测到热度数据。物体温度越高，即物体的热辐射能量的越大，向外辐射的红外线则越多。人们利用这一特点可以方便地进行非接触的温度测量和热状态分析，从而为工业生产、保护环境等方面提供重要的检测和诊断工具。功能全面的红外热像仪则能扫描生成一幅原本并不可见的红外辐射图像，实现非接触式的精准无损测温。

LED结温是半导体发光二极管内部P-N结的温度，因其包含在LED内部，显然不能直接测量。因此，我们希望通过分析LED表面温度变化，尝试推知其结温范围和近似结果。实验中，运用手持式红外热成像仪，同步测试并记录了不同加热电流150 mA、250 mA、350 mA、450 mA条件下LED样品的红外热成像图（见图3）及具体峰值温度数据： 31.5℃，43.9℃，55.3℃，75.0℃。将本文第2、3部分电参数测量法所得结温数据与红外热成像方法的LED温度最大值进行对比（见图4）。图中横坐标是加热电流（mA），纵坐标是温度（℃），蓝色数据点为电参数测量法的结温数据，红色数据点为红外热成像采集的数据。

我们发现：相同条件下热成像所测温度值均低于LED结温，但二者随着加热电流的增加而上升的规律较为接近，数据和规律具有关联性。图4还可得知，LED红外热成像的数据也符合近似线性，差异在于红外热成像温度数据变化的斜率略小于电参数测试的结温变化斜率，表明热成像测得温度增加较缓慢，没有结温的变化迅速。这可能是由于LED外部温度受环境影响明显，温度越高时与环境温差越大，热传递更加迅速，从而数值变化没有LED器件内部的P-N结温变化显著。即便如此，两组数据之间有望通过进一步的分析计算找到数学函数关系。

4 结语

我们选取1 W LED样品颗粒，用电学参数测量法分析了结温及变化规律，并用红外热成像技术加以辅助分析，得到相关的数据和结论：（1）样品LED结温大小并不是固定值，而是与加热电流密切相关，结温与加热电流数据经拟合分析符合近似线性规律；（2）物理意义上，证明了加热电流对LED结温具有调谐功能；（3）红外热成像技术测得LED温度数据符合LED结温变化规律，二者数据具有一定的关联；（4）初步论证了非接触测量与诊断LED结温的可行性，接下来可进一步研究两者之间的修正函数关系，实现以非接触无损测量的方法精密可靠地分析LED结温。LED将越来越广泛地应用，科研检测机构以多种分析手段来全面研究LED指标，更加快速准确地掌握LED的性能，对于充分发挥LED新一代照明的功能必将起到非常重要的作用。

参考文献

热量与温度变化的关系范文第2篇

关键词：土石坝 分布式光纤 温度 渗流监测

Abstract

This innovative use of distributed fiber optic temperature sensing technology for earth dam seepage monitoring are carried out systematic research, the main research program include: model building, theoretical analysis, model validation. The main research contents include the following:(1) Temperature variation of earth dam and seepage model. (2) fiber Raman(Raman) scattering of spontaneousmonitoring seepage model. (3) Mandatory monitoring of the heating fiber percolation model.

Keywords: Dam Distributed optical fiber Temperature The seepage monitoring Velocity of flow

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)

热量与温度变化的关系范文第3篇

关键词一次泵变流量系统旁通流量

AbstractAnalyses the causes for out-of-step changes in flow rate and temperature difference of userside and cold/heat source side. Points out the problems caused by the out-of-step changes. Presents differentbypass control methods and corresponding calculating formulas for bypass flow rate according to differentpump control methods.

Keywordsvariable primary flow system, Bypass flow

1概述

一次泵定流量系统是指系统用户侧的流量变化而冷热源侧的流量恒定的一次泵空调冷水系统,为了平衡用户侧和冷热源侧的流量,系统中需要设置旁通管。一次泵变流量系统是指系统用户侧和冷热源侧的流量都随负荷变化而变化的一次泵空调冷水系统,用户侧和冷热源侧的流量一般被认为是同步变化的,因此很容易认为该系统可以取消旁通管。该问题是一次泵变流量系统研究的一个热点问题,业内主要存在两种截然不同的观点。一种观点认为,冷水机组存在一个流量变化下限,当流量小于下限值时,冷水机组有冻裂等危险,因此认为系统需要设置旁通管;而另一种观点认为,实际工程的流量通常不会小于这个流量下限,当设置多台冷水机组并联运行时,流量下限更小,因此认为旁通管可以取消。但是以上两种观点都是基于用户侧和冷热源侧的流量同步变化得出的,如果流量不同步变化会出现什么问题呢?笔者通过深入研究冷水机组和末端设备的换热特性发现,流量同步变化的观点并不成立,在不同因素的影响下,流量的变化特性其实很复杂,因此一次泵变流量系统的旁通设计需要认真研究,区别对待。

2用户侧换热量-流量关系

用户侧的末端设备较多,包括风机盘管、柜式空调器、变风量末端装置等。它们的换热量-流量关系不同,主要会受到五种因素的影响,并表现出三种不同的温差变化趋势,下面分别分析这五种影响因素及其温差变化趋势。

2.1换热器静特性

此处所说的换热器是指末端设备中的加热器和表冷器,不包括冷热源侧的蒸发器和冷凝器。换热器静特性就是换热器的换热量与流量之间的关系。当末端设备采用流量可调型阀门控制时,用户侧的换热量-流量关系可以用换热器静特性表示。

热水加热器和干式表冷器的换热器静特性如图1所示,也可用下面公式进行计算:

式(1),(2)中p为热水加热器和干式表冷器的相对换热量,即某工况下的实际换热量与设计工况下的换热量的比值;a为热水加热器和干式表冷器的静特性计算参数;q为热水加热器和干式表冷器的相对流量,即某工况下的实际流量与设计工况下的流量的比值;t1为设计工况下的供水温度;t2为设计工况下的回水温度;t3为设计工况下的回风温度。

例如,对于干式表冷器,当设计供回水温度为7℃/12℃,回风温度为27℃时,换热器静特性曲线就是图1中的曲线。当相对换热量小于1时,相对流量减小的速度比相对换热量减小的速度快;当相对换热量大于1时,相对流量增大的速度比相对换热量增大的速度快。因此,相对负荷小于1时,供回水温差大于设计温差,相对负荷大于1时,供回水温差小于设计温差。例如,当相对流量为0.5时,相对换热量为0.87,供回水温差为8.7℃;当相对流量为1.5时,相对换热量为1.05,供回水温差为3.5℃。因此部分负荷时,用户侧的供回水温差将增大。设计湿工况运行的表冷器,静特性的表达方式与式(1)相同,但a值不一样,由于湿工况分析比较复杂,这里不直接给出,但可用式(1)进行定性分析。

2.2通断控制型阀门特性

在风机盘管系统中,常用通断控制型阀门控制流过盘管的流量,此时单台风机盘管的流量只有设计流量和零流量两种状态。阀门打开时,通过盘管的流量为设计流量,供回水温差为设计温差;阀门关断时,通过盘管的流量为零,不影响供回水温差。因此无论处于何种状态,管网的供回水温差就是设计温差。由于温差始终不变,因此该系统的换热量与流量成正比。风机盘管增多时,某一部分负荷下,单台风机盘管用阀门的开启率(某一时间段内,阀门开启时间与时间段的比值)对瞬态阀门的总开启率(所有阀门开启率的平均值)的影响逐渐减弱,单台风机盘管的流量调节对总流量的影响逐渐减弱,因此可以认为系统的流量是连续变化的,换热量与流量成正比的关系基本成立。

2.3动态水力失调

当风机盘管采用通断控制型阀门时,不能消除管网的动态水力失调。负荷减小时,由于某些支路关闭,造成未关闭支路的作用压差增大,因此未关闭支路上的换热器处在相对流量大于1的工况下,根据换热器静特性可知,供回水温差将减小。

2.4变风速调节法

变风速调节法是指通过改变掠过盘管的风速来改变换热量的调节方法。部分负荷时,通过减小风速,可以减小末端设备的换热量。采用该方法时,盘管内的水流量并没有变化,因此部分负荷时,供回水温差将减小。该调节法也有广泛应用,例如风机盘管普遍采用三速风机调节换热量。

2.5动态平衡电动两通阀特性

动态平衡电动两通阀是集动态平衡与通断控制为一体的阀门,可以消除管网中的动态水力失调,因此装有该阀门的风机盘管始终在设计作用压差下工作,其温差变化趋势只受通断控制型阀门的影响,表现为温差保持不变。综上所述,一次泵变流量系统中存在温差增大、减小和保持不变三种变化趋势,具体工程中存在其中的一种或者多种变化趋势。在实际工程中,当受到这五种因素中的多种因素共同影响时,其温差变化情况就会变得难以确定。

3冷热源侧换热量-流量关系

冷热源侧换热量-流量关系与冷水机组(这里不包括热水锅炉)静特性有关。冷水机组静特性是相对于换热器静特性提出来的,表示供冷能力与冷水流量之间的关系。图2整理出的某冷水机组静特性曲线。从图中可以看出,在冷水机组允许的流量变化范围内,相对制冷量与相对流量呈线性关系。例如当负荷为设计负荷的50%时,实际流过冷水机组的流量为设计流量的50%,因此冷水机组的进出冷水温差恒定。

4温差流量不同步变化产生的问题

从用户侧和冷热源侧的温差变化情况可以看出,两侧的温差很难同步变化。如果忽略这一现象,将会对冷水机组的加减机控制产生影响。对于末端设备主要采用流量可调型阀门的系统,这个问题尤为突出。例如某系统所有末端设备全部采用流量可调型阀门,采用4台相同型号的冷水机组。当相对负荷为50%时,根据式(1)计算得出用户侧所需相对流量仅为13.0%。根据负荷情况,此时应该运行2台冷水机组,但是根据用户侧流量情况,此时可以只运行1台冷水机组,并且应满足冷水机组的最小流量限制。

5结论

5.1一次泵变流量系统中,用户侧的换热量-流量关系与换热器静特性、通断控制型阀门特性、动态水力失调、变风速调节法、动态平衡电动两通阀特性这五种因素有关,并表现出温差增大、减小和保持不变三种变化趋势,具体工程中则存在其中的一种或者多种变化趋势,冷热源侧的换热量-流量基本呈线性关系,因此两侧的流量和温差不是同步变化的。

5.2用户侧和冷热源侧的流量和温差不同步变化,将会对冷水机组的加减机控制产生影响。要解决流量和温差不同步变化带来的问题,必须进行旁通设计。旁通方法可采用压差旁通法和温差旁通法,当系统采用温差信号控制水泵时,只能采用压差旁通法平衡流量;当系统采用压差信号控制水泵时,只能采用温差旁通法平衡流量。

5.3压差旁通法中,系统采用设计工况下的供回水温差控制水泵;温差旁通法中,系统采用能保证机组安全运行的最大温差控制旁通流量。因此,温差旁通法在部分负荷时的输送水量更少,水系统输送能耗更小。

热量与温度变化的关系范文第4篇

1.用做功来改变系统内能的过程，是机械能或其他形式的能与内能之间的转化过程.

2.做功使物体的内能增加还是减少，要视具体的情况而定.外界对物体做功，物体的内能增加；物体对外界做功，物体的内能减少.

3.做功不一定会改变物体的内能，如，用力把物体举高，对物体做了功，但物体的内能并没有改变.

4.物体内能的改变不一定是由做功引起的.

二、内能与物态变化的关系

1.物态变化和内能有一定的联系.物态是由构成物质的分子间距决定的.一般情况下，固体的分子间距较小，气体的分子间距较大.物质在熔化、汽化、升华过程中都要吸热，内能增加；反之，物质在凝固、液化、凝华过程中都要放热，内能减少.

2.物态变化需要具备一定的条件才能进行.如，给铁块加热，铁块会吸收热量，内能持续增加，但它的物态并不会立刻发生变化，只有达到铁的熔点，并继续加热才会熔化.也就是说，物态不变，内能也可能改变.

3.物态发生变化，实际是分子运动的剧烈程度和分子间距变了.所以物态发生变化，物体的内能一定发生变化.

4.物体的内能改变，不一定是物态变化引起的.

三、内能与温度的关系

1.内能是物体内部所有分子做无规则运动的动能和所有分子势能的总和.同一物体的内能增加，可能是分子动能增加，也可能是分子势能增加.温度是物体内部分子做无规则运动的剧烈程度的标志.因为分子势能增加，而导致物体的内能增加时，物体的温度保持不变.如，冰块熔化时从外界吸收热量，导致内能增加，但温度保持不变.

2.若一个物体温度升高，则物体内部分子运动更剧烈，分子动能增加，物体内能也增加.

3.物体温度为0OC时，物体的内能不为零.因为物体的分子在永不停息地做无规则运动，分子间总存在相互作用，因此，任何情况下，物体的内能都不等于零.

四、内能与热传递、热量的关系

1.用热传递的方法来改变物体的内能，是通过传导、对流、辐射三种方式完成的.热传递将热量从一个物体传到另一个物体，这种传递也就是物体的内能转移的过程.

2.物体在热传递过程中转移能量的多少叫做热量.所以，不管物体温度多高，如果没有发生热传递，也就无所谓热量的多少.在热传递过程中，温度高的物体放出热量，内能减少；温度低的物体吸收热量，内能增加.

3.在热传递过程中，若不考虑热量的损失，内能的变化量可以用热量来量度，因此热量是内能变化的量度.

4.物体的内能增加或减少，不一定是物体吸收或放出热量.

五、内能与热能的关系

热量与温度变化的关系范文第5篇

本文针对当前供暖系统的现状，研制了一种计算机供暖监测系统，并将该系统应用于实际工程，对测试结果进行了温度、供热面积热指标和节能分析。

关键词

监测系统 面积热指标 热负荷

随着城市建设的日益发展和环境保护意识的不断增强以及节能的要求，城市集中营供热系统的规模在不断扩大，供热面积不断增加，供热系统的运行调节与管理了变得更加复杂。因此采用先进的计算机应用技术对供热系统实行实时状态监测、指导系统运行具有十分重要的意义。它不但可以及时检测系统参数、调节热网[1]，而且能够健全运行档案、实行量化管理，从而提高系统设备的运行效率，减少能耗，改善供暖质量。

一、计算机供暖监测系统

1．系统组成

监测系统主要由工控机（微机监测仪）、流量传感器、测温元件和信号线等组成。如图1所示，工控机接受A/D转换器转换后的数字信号和计数器频率信号，进行计算、转换，实现各种参数的显示和计算；测温无件测量并输出温度信号，进行计算、转换，实现各种参数的显示和计算；测温元件测量并输出温度信号；流量计输出流量信号。

图1　计算机供暖监测系统示意图

2．工作原理

当流体流经安装在管道里的涡轮时，即流经涡轮叶片与管道之间的间隙时，由于流体的冲击作用，将使涡轮发生旋转。在测量范围内，涡轮旋转的转数与流体的容积流量呈近似线性关系，也就是涡轮的转速与流量成正比。涡轮的旋转通过磁电转换器变换成电脉冲，而这信号的脉冲数与涡轮的转速也成正比[2]。此脉冲信号经前置放大器放大后，经过信号调理电路，以CTC（Counter Timer Circuit）作为流量的频率计数器，再经过密度修正后，通过STD（Standard）总线送入工控机进行计算。同时，由铂电阻温度计经过TB系列温度变送器转换，送出温度模拟信号，经信号调理电路，进入带有光电隔离的"A/D"转换器，在此完成模拟信号到数字信号的转换，数字信号送入工控机。工控机中装有在UCDOS平台上开发的供热系统监测软件（C语言编程），在工控机中进行瞬时热量、累计热量等参数的计算，然后通过打印机打印输出。

3．功能

系统主要包括总貌图、温度计、参数表、趋势图、控制台、备份、变量表、文件、报表、查询等功能块。它能实现供回水温度、室内外温度、循环水量、瞬时热量和累计热量等参数的实时监测，根据需要打印温度、流量、热量变化趋势图，还可存贮，调用历史数据，以便查询、研究。

二、应用

该监测系统在北京建筑工程学院（热力站供暖系统）和北京育新小区（锅炉心供暖系统）进行了实际应用与测试，下面对测试结果进行分析。

1．室内外气温和热负荷分析[3]

由图2、3可以看出，对于热力站供暖系统，二次网的供回水温度波动较小，但室内温度波动较大且与室外温度的变化趋势基本保持一致。这是因为一次网的供水温度由热力公司控制，在一段时间内或某一天其值基本保持恒定，而一、二次网的流量波动很小，所以，二次网的供回水温度波动较小，系统的供热量也基本不变（瞬时热量变化较小）。而对用户来说，当室外温度降低，热负荷增加，如供热量不变，室内温度降低；反之亦然。

锅炉房供暖系统的供回水温度波动较大，因为工作人员会根据室外气象条件的变化来调节锅炉的出水温度，决定什么时候启炉，什么时候停炉以及开几台炉，所以供水温度基本上是随着室外温度的变化而变化的（存在时间滞后），瞬时热量变化也较大写室外温度降低，用户热负荷增加，工作人员调节锅炉燃烧状态。提高供水温度，增加供热量。即工作人员根据室外气温的变化，调节供热量以满足用户热负荷的变化。所以锅炉房供暖系统的用户室温比热力站供暖系统波动小。

图2　北建工1#热力站参数变化趋势图（2000.3.8）

图3　育新小区参数变化趋势图（2000.1.22）

2.供暖面积热指标分析

由表1可以看出，在整个采暖期中，北建工1#热力站供暖系统有育新小区供暖系统平均供热指标（对应-9℃下）为72.5w/m2和44.1 w/m2，而实际需要的供热指标（-9℃下）为55.3 w/m2和41.1 w/m2，为节约能源和减少污染，供暖面积热指标可控制在45w/m2左右。

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3．节能分析