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如何安装热通量传感器

热流测量实用安装技巧

热流检测可直观研判工况状态,能够测算墙体传热数值、待测构件散热情况等数据。选用适配传感器后,规范安装设备,保障测量状态平稳,精准采集辐射与对流类热流数据,是获取有效数值的关键。本文讲解热流传感器安装的相关注意事项。

概述

热流传感器应用场景广泛,可用于保温隔热性能分析、管道积垢监测、设备工况检测等领域。热流数据能够为工况运行与设备性能分析提供参考。选定适配机型后,规范安装设备,平稳捕捉辐射及对流热流,是保障数据质量的重要环节。

本文围绕安装规范展开,讲解正确操作方式与规避要点,助力采集优质监测数据。

图1 FHF05SC-85X85型热流传感器采用硅胶胶材固定于墙面。注:传感器表层光学特性与金属墙体存在差异,后续会加装金属护罩,使二者光学属性保持一致。

测量通用要点

按需选用适配机型,不同型号设备的测温、测热流区间各有区别,可查阅全系列产品参数。也可前往官方视频平台查看热流测量实操教程。

选取具备区域代表性的测点位置,多处布设传感器同步检测,也可借助红外设备核验测点适配性。

安装注意事项

各类传感器均需牢固固定,避免接触面接触阻值波动。

传感器与被测物体间若存在空隙,会形成热阻,拉长响应时长,需尽量规避。设备松动会造成数据波动,建议选用稳固胶材或填充材料固定,搭配品质线缆并做好线路应力防护。

同时要保证表层光学特性相互匹配。

贴合安装时,传感器表面光学属性需和被测基体保持一致。

安装方式选型

结合使用温度区间、监测时长两大条件,选定对应的固定方案,可参考附表及文末安装实例参考选型。

线缆务必做好应力缓冲防护,减轻设备受力负担。

规避空隙的原因

空气导热系数约0.02瓦每米开尔文,微小缝隙也会形成明显热阻。

塑料、导热膏导热系数约0.2瓦每米开尔文,同等厚度下热阻仅为空气的十分之一。

以0.05毫米缝隙为例,其热阻数值可观。对比两款常用机型参数可见,缝隙会明显拉高设备整体热阻;填充常规导热材料后,热阻可大幅回落,对测量干扰显著降低。

由此可知,无需选用高导热胶带,普通薄胶带即可满足填充需求。

空隙不仅增加传导热阻,还会改变辐射换热平衡,可起到辐射阻隔效果。若监测场景中远红外辐射占比较高,缝隙会成为主要误差来源,理论上最多可减少五成局部辐射换热通量。

表1 热流传感器固定方案,相关材料兼具固定设备与填充缝隙的作用

序号物料名称使用时长额定温度范围 (℃)作用备注说明
1强力无痕胶条临时固定,可轻松拆卸15~40固定填充德莎无痕胶条,拆卸便捷
2甘油数分钟内最高 120仅填充缝隙仅适用于快速试验;药店可购置,使用安全,可溶于水
3牙膏数天以内最高 40仅填充缝隙水性材质,搭配单面胶辅助固定;市面常规牙膏均可使用
4双面胶带两周内,可拆除最高 40固定填充德莎 4939 地毯专用胶带,初期粘合牢靠,14 天内拆除基本不留残胶,使用前建议先行测试
5导热硅脂数周内最高 177仅填充缝隙硅油基底材质,需搭配单面胶固定;道康宁 340 导热膏、欧米茄导热膏均可选用
6硅胶胶水永久固定-45~200固定填充市面通用硅胶胶水均可;推荐道康宁 3145 密封胶
7单面胶带临时 / 永久均可-260~150仅固定设备搭配导热填料协同使用;可选用德莎 51408 美纹纸胶带、常规聚酰亚胺胶带
8磁吸固定件临时 / 永久均可最高 500仅固定设备仅适用于带磁性接触面;仅限选配磁吸框架的传感器;无需焊接螺栓时选用
9点焊螺纹组件临时 / 永久均可-260~1000仅固定设备适配带法兰传感器;搭配硅胶、石墨垫片等填料使用,常配合弹簧组装
10紧固螺栓临时 / 永久均可-260~1000仅固定设备适配带法兰传感器;搭配硅胶、石墨垫片等填料使用,常配合弹簧组装
11硅胶垫片临时 / 永久均可最高 200仅填充缝隙配合螺栓、螺纹结构固定;可自行裁切尺寸,推荐 0.5 毫米硅胶板材
12石墨垫片临时 / 永久均可最高 500仅填充缝隙配合螺栓、螺纹结构固定;可自行裁切尺寸,选用同类型石墨板材即可
13高温粘结剂临时 / 永久均可最高 1400固定填充选用欧米茄耐高温粘结产品
其他安装辅料
14粘结剂与环氧树脂按需选用按需选用功能多样欧米茄系列粘结及环氧类产品

 

缝隙处理办法

可使用胶带、垫片、胶水、填料封堵缝隙。

表面凹凸不平易产生缝隙,安装前可提前整平基面;曲面基体方面,半径大于5米的曲面可按平面标准施工,曲率偏小的场景可选用柔性传感器。IHF01、IHF02工业款传感器可搭配异形转接配件适配曲面安装。具体固定方式可参照附表。

光学特性匹配的意义

物体表面热量通常以辐射、对流两种形式传递。对流换热层面,需尽量压低传感器自身热阻;辐射换热层面,传感器表层光学特性需贴合周边基体状态。

相关参考要点:

1. 辐射包含可见光与不可见远红外波段

2. 裸露金属对可见光与远红外均具备反射特性

3. 漆面、塑料、木材、石材的可见光吸收特性随颜色变化,这类材质对远红外基本呈吸收状态

4. 可结合普通摄像设备与红外设备,核验测点代表性

相关产品

涵盖常见热通量测量应用的五种模型

其他信息

被测对象

热通量、温度

温度传感器

T型热电偶,IEC 60584-1 2级

热扩散器

包含

额定弯曲半径

≥7.5 x 10⁻³ m

电缆额定载荷

≤1.6kg

带防护罩的箔片外部尺寸(宽x宽),10⁻³ m

(10 x 10)、(15 x 30)、(50 x 50)、(15×85)、(85×85)

传感器热阻

11 x 10⁻⁴ K/(W/m²)

传感器厚度

0.4 x 10⁻³ m

校准不确定度

±5%(k=2)

测量范围

(-91至+91)x 10³W/m²

–10X10:

1 x 10⁻⁶ V/(W/m²)

–15X30:

3×10⁻⁶ V/(W/m²)

–50X50:

13 x 10⁻⁶ V/(W/m²)

–15X85:

7 x 10⁻⁶ V/(W/m²)

–85X85:

50 x 10⁻⁶ V/(W/m²)

不对称性

<2%

温度范围:连续使用

-70至+120°C

温度范围:短间隔使用

-160至+150°C

IP防护等级

IP67

标准电缆长度

2米

选项

–5或10米电缆长度
–分开电缆
–无电缆
–BLK黑色贴纸,GLD金色贴纸

两个带有热扩散器和加热器的自校准箔片热通量传感器

其他信息

被测对象

热通量、温度

温度传感器

T型热电偶,IEC 60584-1 2级

热扩散器

包含

在线功能测试

自检,包括自校准

额定弯曲半径

≥15 x 10⁻³ m

额定负载电缆

≤1.6kg

带防护罩的箔片外形尺寸

(50 x 50)x 10⁻立方米,(85 x 85)x 10⁻³ m

传感器热阻

24 x 10⁻⁴ K/(W/m²)

传感器厚度

0.7 x 10⁻³ m

校准不确定度

±5%(k=2)

测量范围

(-10至+10)x 10³W/m²

温度范围:连续使用

-40至+120°C

温度范围:短间隔

-160至+150°C

IP防护等级

IP67

标准线长

2米

–50X50

120Ω (标称)

–85X85

40Ω (标称)

加热器电源

12 VDC

****

只有传感器箔(没有电缆和电缆连接块)可以在真空中使用。

适用于高达250°C温度的高温箔式热通量传感器

其他信息

被测对象

热通量、温度

温度传感器

T型热电偶,IEC 60584-1 2级

热扩散器

包含

额定弯曲半径

≥7.5 x 10⁻³ m

电缆额定载荷

≤1.6kg

带防护罩的箔片外形尺寸(宽x宽)

(25 x 50)x 10⁻³ m

传感器热阻

12 x 10⁻⁴ K/(W/m²)

传感器厚度

0.38 x 10⁻³ m

校准不确定度

±5%(k=2)

测量范围

(-191至+191)x 10³W/m²*

灵敏度

5 x 10⁻⁶ V/(W/m²)

不对称性

<2%

温度范围:连续使用

-70至+250°C

电缆

-70至+250°C

连接块

-70至+250°C

电缆末端的标签

-40至+120°C

IP防护等级

IP67

额定工作压力范围

可达25 bar

标准电缆长度

2米

选项

–5或10米电缆长度
–分开电缆
–无电缆

热通量板/热通量传感器

其他信息

被测对象

热通量

感应区域

8 x 10⁻⁴ m²

防护装置宽厚比

5m/m(根据ISO 9869 D.3.1的要求)

传感器热阻

71 x 10⁻⁴ K/(W/m²)

传感器电阻范围

1至4Ω

传感器厚度

5.4 x 10⁻³ m

校准不确定度

±3%(k=2)

测量范围

-2000至2000 W/m²

灵敏度

60 x 10⁻⁶ V/(W/m²)

额定工作温度范围

-30至+70°C

电缆直径

4 x 10⁻³ m

IP防护等级

IP67

标准电缆长度

5米

选项

–更长的电缆长度(10、15、20、30、40米)
–BLK-80黑色贴纸,GLD-80金色贴纸

更多应用说明

科学研究与传热测量

建筑物理学

隔热性能评估

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