城镇供热管道保温结构散热损失测试与保温效果评定方法 - 热流计法

GB/T 28638-2012 城镇供热管道保温结构散热损失测试与保温效果评定方法

范围
本标准规定了城镇供热管道保温结构散热损失测试与保温效果评定的术语和定义、测试方法、测试分级和条件、测试程序、数据处理、测试误差、测试结果评定及测试报告。
本标准适用于供热介质温度小于或等于150°C的热水、供热介质温度小于或等于350°C的蒸汽的城镇供热管道、管路附件以及管道接口部位保温结构散热损失测试与保温效果评定。

术语和定义
GB/T 4132 和 GB/T 8174 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
热流传感器的亚稳态  pseudo steady state of heat flux transducer
在两个连续的5min周期内，热流传感器的读数平均值相差不超过2%时的传热状态。
实验室测试  test in laboratory
实验室中，模拟供热管道的环境条件和运行工况，所进行的管道保温结构散热损失测试。
供热管道保温结构表现导热系数  equivalent thermal conductivity of thermal insulation construction for heating pipeline
实验室测试时，由供热管道上测定的热流密度、工作管表面温度和外护管表面温度计算所得的保温结构绝热层导热系数。

测试方法
热流计法
采用热阻式热流传感器(热流测头)和测量指示仪表，直接测量供热管道保温结构的散热热流密度。当热流Q垂直流过热流传感器时，散热热流密度按式(1)计算:

式中:
q 一一散热热流密度，单位为瓦每平方米(W/m²)；
c 一一测头系数，单位为瓦每平方米毫伏[W/(m²•mV)]；
E 一一热流传感器的输出电势，单位为毫伏(mV)。
测头系数值应按 GB/T 10295 的方法，经标定后给出。可绘制出系数c(c=q/E)与被测表面温度(视作热流传感器的温度)的标定曲线，该曲线应表示出工作温度和热流密度的范围。
热流计法的使用范围应符合下列规定:
a) 适用于现场和实验室的测试；
b) 适用于架空、地沟和直埋敷设的供热管道的测试；
c) 适用于保温结构内外表面存在一定温差、环境条件变化对测试结果产生的影响小、保温结构散热较均匀的代表性管段上进行的测试。
测试方法应按 GB/T 17357 的规定执行。
热流传感器的贴附应符合下列规定:
a) 热流传感器应与热流方向垂直，且热流传感器表面应处于等温面中；
b) 热流传感器宜预先埋设在保温结构的内部，不具备内部设置条件时，可贴附在保温结构的外表面；
c) 在保温结构外表面贴附时，热流传感器与被测表面的接触应良好。贴附表面应平整、无间隙和气泡；
d) 贴附前应清除贴附表面的尘土，在贴附面涂敷适量减小附着热阻的热接触材料，并可使用压敏胶带或弹性圈等材料压紧。热接触材料可采用黄油、硅脂、导热脂、导热环氧树脂等；
e) 在架空或管沟敷设的供热管道保温结构外表面贴附时，热流传感器表面的热发射率(表面黑度)应与被测管道表面的热发射率保持一致。当热流传感器表面的热发射率与被测管道表面的热发射率不一致阵，可在传感器表面涂敷与被测表面热发射率相近的涂料或贴附热发射率相近的薄膜；当不能用上述方法进行处理时，则应按附录A给出的修正系数和公式对测试结果进行修正；
f) 保温结构外表面热发射率宜采用实际测试值，也可参照附录B的列表选定；
g) 直埋供热管道散热损失测试时，宜将传感器设置在保温结构外护管内。当地下水位较高，且在保温结构外表面贴附传感器时，应对热流传感器及其接线处采取防水措施，热接触面间不得有水渗入。
当热流传感器贴附部位的温度高于或低于传感器标定的温度时，应按产品检定证书给定的标定系数，按式(2)对仪表显示的热流密度值进行修正:

式中:
q_t  一一实际热流密度，单位为瓦每平方米(W/m²)；
s 一一热流传感器产品检定证书给定的与标定温度偏离时的修正系数；
q' 一一仪表显示的热流密度值，单位为瓦每平方米(W/m²)。
热流传感器输出电势的测量指示仪表或计算机输入转换模块的准确度应与热流传感器的准确度相匹配。当测定的热流密度因环境影响而波动时，宜使用累积式仪表。
现场应用热流传感器测定热流密度时，应符合下列规定:
a) 测试应在一维稳态传热条件下进行；
b) 应在达到亚稳态条件时读取测定数据；
c) 现场风速不应大于0.5m/s，不能满足时应设挡风装置；
d) 传感器不应受阳光直接辐射，宜选择阴天或夜间进行测定，或加装遮阳装置；
e) 不应在雨雪天气时进行测定。
测试现场环境温度、湿度的测点应在距热流密度测定位置1m 远处，且不得受其他热源的影响。
测试现场地温的测点应在距热流密度测定位置10m远处，且在相同埋深的自然土壤中。

表面温度法
通过测定保温结构外表面温度、环境温度、风向和风速、表面热发射率及保温结构外形尺寸，散热热流密度按式(3)计算:

式中:
α 一一总放热系数，单位为瓦每平方米·开[W/(m2•K)]；
t_w 一一保温结构外表面温度，单位为开(K)；
t_F 一一环境温度，单位为开(K)。
总放热系数应按附录C的规定计算。
表面温度法的使用范围应符合下列规定:
a) 适用于现场和实验室的测定；
b) 适用于架空、地沟敷设的供热管道的测试。
测试方法应按 GB/T 17357 的规定执行。
保温结构外表面温度的测定可采用表面温度计法、热电偶法、热电阻法或红外辐射测温仪法。
表面温度计法直接测定保温结构的外表面温度应符合下列规定:
a) 表面温度计应采用热容小、反应灵敏、接触面积大、热阻小、时间常数小于1s的传感器；
b) 表面温度计的传感器应与被测表面保持紧密接触；
c) 应减少对传感器周围被测表面温度场的干扰。
热电偶法应符合下列规定:
a) 热电偶丝的直径不应大于0.4mm，其表面应有良好绝缘层；
b) 热电偶与被测表面的接触良好，应采用以下的贴附方式:
1) 加集热铜片的贴附方式: 将热电偶焊接在导热性好的集热铜片上，再将其整体贴附在被测表面上，如图1a) 所示；
2) 表面接触贴附方式: 将热电偶沿被测表面紧密接触10mm~20mm，如图1b) 所示；
3) 嵌入贴附方式: 将热电偶嵌入被测表面上开凿的紧固槽或孔中，如图1c) 所示；
4) 埋入贴附方式: 将热电偶端部的结点埋入被测体3mm~5 mm ，如图1d) 所示。

c) 应采用毫伏计、电位差计或计算机输入转换摸块读取测定值，并应进行参比端温度补偿。
热电阻法应符合下列规定:
a) 热电阻护套应紧密贴附在被测温度表面，使热电阻与被测表面接触良好；
b) 采用三线制测量线路，接入桥式或电位差的二次显示仪表，或接入计算机输入转换模块读取测定值。
注: 热电阻法宜采用Pt100B级工业用热电阻。
红外辐射测温仪法应符合下列规定:
a) 采用非接触式红外辐射测温仪测定保温结构外表面温度时，应按仪表使用要求正确选择测温仪与被测点的距离及发射角；
b) 当保温结构外表面为有机材料或油漆和氧化表面时，应对被测表面比辐射率及环境辐射进行修正，应按仪表使用要求调整仪表的发射率读数。
环境温度的测定应使用符合精度等级要求的温度计，同步测定保温结构表面温度和环境温度，并按下列条件选择环境温度测点位置:
a) 架空敷设的供热管道，环境温度应在距保温结构外表面1m处测定空气的温度；
b) 地沟敷设的供热管道，环境温度应在环地沟内壁附近测定平均空气温度。
环境风速测定应使用符合精度等级要求的风速仪，在测量保温结构外表面温度时，同步测量风向和风速。