JPS607348A - 熱流束測定装置 - Google Patents
熱流束測定装置Info
- Publication number
- JPS607348A JPS607348A JP11674883A JP11674883A JPS607348A JP S607348 A JPS607348 A JP S607348A JP 11674883 A JP11674883 A JP 11674883A JP 11674883 A JP11674883 A JP 11674883A JP S607348 A JPS607348 A JP S607348A
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- flow meter
- plug
- furnace
- flow rate
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- Pending
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
- G01N25/18—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating thermal conductivity
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K17/00—Measuring quantity of heat
- G01K17/06—Measuring quantity of heat conveyed by flowing media, e.g. in heating systems e.g. the quantity of heat in a transporting medium, delivered to or consumed in an expenditure device
- G01K17/08—Measuring quantity of heat conveyed by flowing media, e.g. in heating systems e.g. the quantity of heat in a transporting medium, delivered to or consumed in an expenditure device based upon measurement of temperature difference or of a temperature
- G01K17/20—Measuring quantity of heat conveyed by flowing media, e.g. in heating systems e.g. the quantity of heat in a transporting medium, delivered to or consumed in an expenditure device based upon measurement of temperature difference or of a temperature across a radiating surface, combined with ascertainment of the heat-transmission coefficient
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は工業用炉における加熱能力の指針となる熱流束
（熱流量、熱流速または熱７ラツクスに同じ）を、対流
または輻射の成分毎にその炉の稼動中逐次リアルタイム
で表示することのできる熱流束測定装置に関する。
（熱流量、熱流速または熱７ラツクスに同じ）を、対流
または輻射の成分毎にその炉の稼動中逐次リアルタイム
で表示することのできる熱流束測定装置に関する。
バーナ、電熱ヒータ、ラジアントチューブ醇の熱源で発
生した熱を炉内の鋼材等の被熱物に伝熱して該被熱物を
昇温させるのは、主として炉内ガスが流動することによ
る対流熱伝達と、熱源から電磁波の形で周囲に放出され
る輻射熱による輻射熱伝達（熱放射）に基づくものであ
るが、本発明は炉壁に設けた２つの熱流計、または一つ
の熱流計と輻射針により得られる測定データを演算器に
通して熱流量の対流成分および／または輻射成分を演算
させその結果が表示装置にリアルタイムで表示されるよ
うにすることで、工朶炉における一層効率的な加熱を探
求でき省エネルギー化等に貢献できるようにするもので
ある。
生した熱を炉内の鋼材等の被熱物に伝熱して該被熱物を
昇温させるのは、主として炉内ガスが流動することによ
る対流熱伝達と、熱源から電磁波の形で周囲に放出され
る輻射熱による輻射熱伝達（熱放射）に基づくものであ
るが、本発明は炉壁に設けた２つの熱流計、または一つ
の熱流計と輻射針により得られる測定データを演算器に
通して熱流量の対流成分および／または輻射成分を演算
させその結果が表示装置にリアルタイムで表示されるよ
うにすることで、工朶炉における一層効率的な加熱を探
求でき省エネルギー化等に貢献できるようにするもので
ある。
以下に本発明の実施例を図面と共に説明する。
既知の熱伝導率をもつプラグの前面を加熱し、背面を水
冷し、そのプラグ内の温度勾配を測定することにより熱
流量を算出できる伝導プラグ型熱流計は知られている。
冷し、そのプラグ内の温度勾配を測定することにより熱
流量を算出できる伝導プラグ型熱流計は知られている。
該熱流計は第７図に示されるように、通常＃ｌｔ、たけ
ステンレス鋼製の円柱状の中心プラグ１０と、それを取
り囲む同じ材質の２個の保［ＷＲｌｌ、１２とからなっ
ている。保護筒■、１２の前面はプラグ１０の前面と同
一平面内にあり、プラグ１０の他端部は流水管詔、１３
により水冷される。
ステンレス鋼製の円柱状の中心プラグ１０と、それを取
り囲む同じ材質の２個の保［ＷＲｌｌ、１２とからなっ
ている。保護筒■、１２の前面はプラグ１０の前面と同
一平面内にあり、プラグ１０の他端部は流水管詔、１３
により水冷される。
保護筒■、１２の役割はプラグ１０から半径方向への熱
移動を妨げることにある。プラグ１０の内部には、温度
勾配測定用として２個の熱電対ａ、ｂがプラグの軸に沿
っである距離だけ離れた位置に埋め込まれている。
移動を妨げることにある。プラグ１０の内部には、温度
勾配測定用として２個の熱電対ａ、ｂがプラグの軸に沿
っである距離だけ離れた位置に埋め込まれている。
この実施例ではプラグ１０の熱伝導率が互いに異なる一
つの熱流計（例えば銅製とアルミニウム製プラグ型熱流
針）を炉壁に炉内輻射率が同一となるように炉内側表面
１３を塗料コーティングする。そして、核熱流計１．２
に埋め込まれた熱電対と演算器３とを第２図に示したよ
うに接続し該演算器３では予め設定されたプログラムに
従い次の演算を行なわしめる。
つの熱流計（例えば銅製とアルミニウム製プラグ型熱流
針）を炉壁に炉内輻射率が同一となるように炉内側表面
１３を塗料コーティングする。そして、核熱流計１．２
に埋め込まれた熱電対と演算器３とを第２図に示したよ
うに接続し該演算器３では予め設定されたプログラムに
従い次の演算を行なわしめる。
即ちいま、
２個の熱電対間の距離を８
プラグ表面から熱電対（表面に近い）までの距離をＳＯ
熱流計１のプラグの熱伝導率をＫｌ
熱流計２のプラグの熱伝導率をに２
熱流計１に埋込んだ２個の熱電対による測定温度なＴｌ
ａ、 ’ｒ１ｂ （りだしＴｌａ （Ｔｌ ｂ ）熱流
計２に埋込んだ一個の熱電対による測定温度をＴ、ａ、
Ｔ、ｂ（ただしＴｚ ａ （Ｔｙ ｂ ）プラグ表面の
輻＃４率をεＳ ステファンボルツマン定数ヲ■ 熱流計１のプラグ表面温度をＴｓｘ 熱流計２のプラグ表面温度をＴＳ！ 炉内平均温度をＴ１ とすると、一方の熱流計１により測定される熱流量Ｑ１
は、 Ｑｌ−５ΔＴ１＋εｇのＴｓｌ ８ ・・・・（１） でめられる。
ａ、 ’ｒ１ｂ （りだしＴｌａ （Ｔｌ ｂ ）熱流
計２に埋込んだ一個の熱電対による測定温度をＴ、ａ、
Ｔ、ｂ（ただしＴｚ ａ （Ｔｙ ｂ ）プラグ表面の
輻＃４率をεＳ ステファンボルツマン定数ヲ■ 熱流計１のプラグ表面温度をＴｓｘ 熱流計２のプラグ表面温度をＴＳ！ 炉内平均温度をＴ１ とすると、一方の熱流計１により測定される熱流量Ｑ１
は、 Ｑｌ−５ΔＴ１＋εｇのＴｓｌ ８ ・・・・（１） でめられる。
また、他方の熱流計２により測定される熱流量Ｑ１は、
Ｑ、 ＝に！ΔＴ、 −１−６ｓ （５’ Ｔｓ、 、
−−−（２）でめられ、Ｑｌ、Ｑ、から熱流量の対流成
分Ｑｃは、 である、また、熱流量の輻射成分Ｑｍは、Ｑ Ｂ −Ｑ
ｚ （またはＱｌ ） −Ｑｃ ” ” （’）である
。
−−−（２）でめられ、Ｑｌ、Ｑ、から熱流量の対流成
分Ｑｃは、 である、また、熱流量の輻射成分Ｑｍは、Ｑ Ｂ −Ｑ
ｚ （またはＱｌ ） −Ｑｃ ” ” （’）である
。
ただし上記各式におけるΔＴ１ ｅΔＴ！、 Ｔｓｌ
。
。
Ｔ１１．は夫々次式よりめる。
ΔＴ１ｅ’Ｉ’１ｂ−Ｔｅａ ・・・（５）ΔＴ、 ＝
Ｔ、 ｂ −Ｔｅａ ・・・・（６）Ｔ ｓ １：ｌ
Ｔ１ ａ ＋’Ｅ−”二５ｏ）ＡＴｘ −・−（７）
しかして本発明では演算器３を通すことによって演算さ
れた上記熱流ｉＱｔまたはＱｌ、および、その対流成分
ＱＯまたは輻射成分Ｑ、をＬＥＤセグメント表示管等の
表示装置４にリアルタイムで表示させる。
Ｔ、 ｂ −Ｔｅａ ・・・・（６）Ｔ ｓ １：ｌ
Ｔ１ ａ ＋’Ｅ−”二５ｏ）ＡＴｘ −・−（７）
しかして本発明では演算器３を通すことによって演算さ
れた上記熱流ｉＱｔまたはＱｌ、および、その対流成分
ＱＯまたは輻射成分Ｑ、をＬＥＤセグメント表示管等の
表示装置４にリアルタイムで表示させる。
なお上記実施例ではａつの熱流計につきそのプラグの材
質を異ならしめることで炉内表面温度が異なるようにし
たが、これは材質は同じでプラグの長さを変えるように
して炉内表面温度を異ならしめてもよい。
質を異ならしめることで炉内表面温度が異なるようにし
たが、これは材質は同じでプラグの長さを変えるように
して炉内表面温度を異ならしめてもよい。
次に、直径コタ鰐、長さ３０１ｍの銅製プラグを用いた
熱流計と、同寸のアルミニウム製プラグを用いた熱流計
とを燃焼炉炉壁に設置し炉温１．２０００Ｃに保ったと
きの実測値を示す。
熱流計と、同寸のアルミニウム製プラグを用いた熱流計
とを燃焼炉炉壁に設置し炉温１．２０００Ｃに保ったと
きの実測値を示す。
全熱流量Ｎ２乙コｘ ／Ｑ’ｋａａｌ／ ｍ”ｈ対流成
分Ｈ１１，２ｘ １０’ ｋｃａｄ／ｍ″ｈ輻射成分＋
２２．ＯＸ ／Ｑ’ｋｃｈｌ／ ｍ’ｈまた、直径２
３ ｍｇ 、長さ２７１１１の銅製プラグを用いた熱流
計と、直径、ｚｓｍｙｒ、長さｑｏｖａの銅製全熱流量
１ ／ ｌｌ−／ ｘ １０’ ｋｃａｌ／ ｍ” ｈ
対流成分； ３．ｌｒ ｘ ／ Ｑ’ ｋｏａｊｔ／ｍ
”ｈ輻射成分； ／ ＯＪ ｘ ／Ｑ’ ｋｏａｌ／
ｍ” ｈ次に１つの伝導プラグ型熱流計５と、中空−円
体形輻射計６とを用いた熱流束測定装置につきその実施
例を第３図に示す、第４図に中空楕円体形輻射針６を縦
断面にて示す。該輻射針６は内面が企メッキされた中空
楕円体加の一方の焦点に炉内の輻射熱を取り込む開口４
を設けると共に他方の焦点に輻射熱量を電気信号に変換
するセンサｎを設け、該中空楕円体頭内に窒素ガスを充
填し、周囲を冷却水通路悠により覆ってなるものである
。伝導プラグ型熱流計６は前記した熱流計１．１と同様
にプラグ中に一個の熱電対が間隔を置％、ｚで埋め込ま
れたものであり、該熱流計５から熱流量Ｑ）よ次のよう
にしてめられる。
分Ｈ１１，２ｘ １０’ ｋｃａｄ／ｍ″ｈ輻射成分＋
２２．ＯＸ ／Ｑ’ｋｃｈｌ／ ｍ’ｈまた、直径２
３ ｍｇ 、長さ２７１１１の銅製プラグを用いた熱流
計と、直径、ｚｓｍｙｒ、長さｑｏｖａの銅製全熱流量
１ ／ ｌｌ−／ ｘ １０’ ｋｃａｌ／ ｍ” ｈ
対流成分； ３．ｌｒ ｘ ／ Ｑ’ ｋｏａｊｔ／ｍ
”ｈ輻射成分； ／ ＯＪ ｘ ／Ｑ’ ｋｏａｌ／
ｍ” ｈ次に１つの伝導プラグ型熱流計５と、中空−円
体形輻射計６とを用いた熱流束測定装置につきその実施
例を第３図に示す、第４図に中空楕円体形輻射針６を縦
断面にて示す。該輻射針６は内面が企メッキされた中空
楕円体加の一方の焦点に炉内の輻射熱を取り込む開口４
を設けると共に他方の焦点に輻射熱量を電気信号に変換
するセンサｎを設け、該中空楕円体頭内に窒素ガスを充
填し、周囲を冷却水通路悠により覆ってなるものである
。伝導プラグ型熱流計６は前記した熱流計１．１と同様
にプラグ中に一個の熱電対が間隔を置％、ｚで埋め込ま
れたものであり、該熱流計５から熱流量Ｑ）よ次のよう
にしてめられる。
即ち、
熱流計に埋込んだ２個の熱電対間の距離を８プラグ表面
から熱電対（表面に近い）までの距離を８０ プラグの熱伝導率をに 熱流計に埋込んだ一個の熱電対による測定温度をＴａ、
Ｔｂ（ただしＴａ （’ｒｂ）プラグ表面の輻射率をと
Ｓ、 ステファンボルツマン定数なσ 熱流計のプラグ表面温度をＴｓ 炉内平均温度をＴｙ とするとき、 Ｑ：工ΔＴ＋εｇ６Ｔｓ ただし、ΔＴ、Ｔｓは夫々次式よりめる。
から熱電対（表面に近い）までの距離を８０ プラグの熱伝導率をに 熱流計に埋込んだ一個の熱電対による測定温度をＴａ、
Ｔｂ（ただしＴａ （’ｒｂ）プラグ表面の輻射率をと
Ｓ、 ステファンボルツマン定数なσ 熱流計のプラグ表面温度をＴｓ 炉内平均温度をＴｙ とするとき、 Ｑ：工ΔＴ＋εｇ６Ｔｓ ただし、ΔＴ、Ｔｓは夫々次式よりめる。
ΔＴ＝Ｔｂ−Ｔａ
射熱量Ｑ１を電気信号として直接検出すゐ、よりて熱流
量の対流成分ＱＯは、 Ｑｏ＝Ｑ−Ｑｍ より演算され、表示装置４には熱流量Ｑと共にその輻射
成分Ｑｍまたは対流成分Ｑｃが表示される。
量の対流成分ＱＯは、 Ｑｏ＝Ｑ−Ｑｍ より演算され、表示装置４には熱流量Ｑと共にその輻射
成分Ｑｍまたは対流成分Ｑｃが表示される。
以上説明したように本発明の熱流束測定装置は、炉壁に
設けた２つの熱流計または輻射計と熱流計を演算器に接
続して炉壁の熱流量とその対流成分および／または輻射
成分をリアルタイムで表示装置に表示するものであるか
ら、炉内被熱物の対流加熱と輻射加熱との割合が把握で
き、熱源の選定や炉内ガス攪拌の要否、火炎長さの設定
等効率的加熱に必要なデータが容易に得られ工業用炉の
省エネルギー化に寄与できる有益なものである。
設けた２つの熱流計または輻射計と熱流計を演算器に接
続して炉壁の熱流量とその対流成分および／または輻射
成分をリアルタイムで表示装置に表示するものであるか
ら、炉内被熱物の対流加熱と輻射加熱との割合が把握で
き、熱源の選定や炉内ガス攪拌の要否、火炎長さの設定
等効率的加熱に必要なデータが容易に得られ工業用炉の
省エネルギー化に寄与できる有益なものである。
図面は本発明の実施例を示し、第１図は伝導プラグ型熱
流計の縦断面図、第２図および第３図は熱流束測定装置
のブロッダ図 ｆ、 ｑ図は中空楕円体形輻射計の縦断
面図である。 １．２．５・・・・伝導プラグ型熱流計、３・・・・演
算器、４・・・・表示装置、６・・・・中空楕円体形輻
射計、１０・・・・プラグ、ａ、ｂ・・・・熱電対。 弗 Ｉ の Ｏ 第 ２ｖ！Ｊ ！ 第 ３ 図 第４図
流計の縦断面図、第２図および第３図は熱流束測定装置
のブロッダ図 ｆ、 ｑ図は中空楕円体形輻射計の縦断
面図である。 １．２．５・・・・伝導プラグ型熱流計、３・・・・演
算器、４・・・・表示装置、６・・・・中空楕円体形輻
射計、１０・・・・プラグ、ａ、ｂ・・・・熱電対。 弗 Ｉ の Ｏ 第 ２ｖ！Ｊ ！ 第 ３ 図 第４図
Claims (1)
- １．２つの伝導プラグ型熱流計を炉壁に炉内表面温度が
異なり炉内輻射率が同一なるように設け、この２つの熱
流計ｔこ夫々埋め込まれた熱電対に次の数式に従い熱流
量の対流成分および／または輻射成分を演算する演算器
を接続し、その結果が表示装訝にリアルタイムで表示さ
れるようにしたことを特徴とする熱流束測定装置。 一方の熱流計ＩＦ−より測定される熱流量なＱ１他方の
熱流計２により測定される熱流量をＱｚ熱流量の対流成
分をＱｃ 熱流量の輻射成分をＱ− 熱流計に埋込んだ２個の熱電対間の距離をＳプラグ表面
から熱電対（表面に近い）までの距離を８０ 熱流計１のプラグの熱伝導率をＫ。 熱流計２のプラグの熱伝導率をに２ 熱流計１に埋込んだ一個の熱電対による測定温度をＴｅ
ａ、Ｔｌｂ（ただしＴｌａ（Ｔｌｂ）熱流計２に埋込ん
だ一個の熱電対による測定温度をＴｌａ、Ｔ、ｂ（ただ
しＴ、ａ（Ｔａｂ）プラグ表面の輻射率をとＳ ステ７アンボルツマン定数’に６ 熱流計１のプラグ表面温度をＴｓ１ 熱流計２のプラグ表面温度をＴｓ！ 炉内平均温度なＴｖ とする２き、 Ｑ、 ＝に１・ΔＴ１＋εｓ６’Ｔｓ、Ｑ、＝−Ｌ−Δ
Ｔ＊＋ε、σＴ１ Ｑｌ＝Ｑ１（またはＱ！ ） −Ｑ。 たタシ、ΔＴ１．ΔＴｌ 、 Ｔｓｌ 、 Ｔｓｌは夫
凍次式よりめる。 ΔＴ１−Ｔｔ ’ｌ） −’ｌ”ｔ ＢΔＴ、 ＝’ｒ
、ｂ −Ｔｅａ Ｔｌｌ ｅＴｌａ ＋ （Ｂ十ＳＯ）ΔＦＳ Ｔ、３ｊ：、：Ｔ、ａ＋（８＋ＳＯ）ΔＴ。 λ 伝導プラグ型熱流計と、中空楕円体形輻射針とを夫
々炉壁に設け、該伝導プラグ型熱流計に埋め込まれた熱
電対に次の数式に従い熱流量を演算する演算器を接続し
、その結果と前記中空楕円体形輻射針により測定された
熱流量の輻射成分とを表示装置にリアルタイムで表示す
るようにしたことを特徴とする熱流束測定装置。 熱流量をＱ 熱流計に埋込んだ一個の熱電対間の距離を８プラグ表面
から熱電対（表面に近い）までの距離をＳＯ プラグの熱伝導率をに 熱流計に埋込んだ一個の熱電対による測定温度をＴａ、
Ｔｂ（ただしＴａ （’ｒｂ）プラグ表面の輻射率を６
３ ステ７アンボルツマン定数ヲ６ 熱流計のプラグ表面温度をＴｓ 炉内平均温度をＴｙ とするとき、 Ｑ＝界ΔＴ−１−Ｅ、ｓ６’−Ｔｓ ただし、ΔＴ、Ｔｓは夫々次式よりめる。 ΔＴ＝Ｔｂ−Ｔａ Ｔｓ ＝Ｔａ＋（８＋ＳＯ）ΔＴ
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11674883A JPS607348A (ja) | 1983-06-27 | 1983-06-27 | 熱流束測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11674883A JPS607348A (ja) | 1983-06-27 | 1983-06-27 | 熱流束測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS607348A true JPS607348A (ja) | 1985-01-16 |
Family
ID=14694786
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11674883A Pending JPS607348A (ja) | 1983-06-27 | 1983-06-27 | 熱流束測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS607348A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105043597A (zh) * | 2015-04-23 | 2015-11-11 | 清华大学 | 一种径向一维导热的高温热流计 |
| CN112556887A (zh) * | 2020-12-22 | 2021-03-26 | 北京强度环境研究所 | 一种侧向进出水的Gardon式热流计 |
-
1983
- 1983-06-27 JP JP11674883A patent/JPS607348A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105043597A (zh) * | 2015-04-23 | 2015-11-11 | 清华大学 | 一种径向一维导热的高温热流计 |
| CN112556887A (zh) * | 2020-12-22 | 2021-03-26 | 北京强度环境研究所 | 一种侧向进出水的Gardon式热流计 |
| CN112556887B (zh) * | 2020-12-22 | 2022-11-22 | 北京强度环境研究所 | 一种侧向进出水的Gardon式热流计 |
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