烘干機熱工測量方法與計算

中國建筑材料科學(xué)研究總院。2100433B

趙慰慈、丁奇生、楊剛等。

烘干機種類

一般用于化工，煤礦，糧食，建廠，印染，紡織，賓館布草等行業(yè)。這里重點講解的是用于賓館布草和印染等行業(yè)用的烘干機，屬于工業(yè)洗滌設(shè)備的一種.烘干機可以分為：蒸汽烘干機，電加熱烘干機，汽化爐烘干機

1.根據(jù)測量條件分為

（1）等精度測量：用相同儀表與測量方法對同一被測量進(jìn)行多次重復(fù)測量

（2）不等精度測量：用不同精度的儀表或不同的測量方法, 或在環(huán)境條件相差很大時對同一被測量進(jìn)行多次重復(fù)測量

2.根據(jù)被測量變化的快慢分為

（1）靜態(tài)測量

（2）動態(tài)測量

1.直接測量法：不必測量與被測量有函數(shù)關(guān)系的其他量，而能直接得到被測量值的測量方法。

2.間接測量法：通過測量與被測量有函數(shù)關(guān)系的其他量來得到被測量值的測量方法。

3.定義測量法：根據(jù)量的定義來確定該量的測量方法。

4.靜態(tài)測量方法：確定可以認(rèn)為不隨時間變化的量值的測量方法。

5.動態(tài)測量方法：確定隨時間變化量值的瞬間量值的測定方法。

6.直接比較測量法：將被測量直接與已知其值的同種量相比較的測量方法。

7.微差測量法：將被測量與只有微小差別的已知同等量相比較，通過測量這兩個量值間的差值來確定被測量值的測量方法。

測量統(tǒng)計處理

（1）正態(tài)分布

隨機誤差具有以下特征:

① 絕對值相等的正誤差與負(fù)誤差出現(xiàn)的次數(shù)大致相等——對稱性；

② 在一定測量條件下的有限測量值中，其隨機誤差的絕對值不會超過一定的界限——有界性；

③ 絕對值小的誤差出現(xiàn)的次數(shù)比絕對值大的誤差出現(xiàn)的次數(shù)多——單峰性；

④對同一量值進(jìn)行多次測量，其誤差的算術(shù)平均值隨著測量次數(shù)n的增加趨向于零——抵償性。（凡是具有抵償性的誤差原則上可以按隨機誤差來處理）；

這種誤差的特征符合正態(tài)分布

（2）隨機誤差的數(shù)字特征：如圖所示：

（3）用測量的均值代替真值；

（4）有限次測量中，算術(shù)平均值不可能等于真值；

（5）正態(tài)分布隨機誤差的概率計算

當(dāng)k=±1時, Pa=0.6827, 即測量結(jié)果中隨機誤差出現(xiàn)在-σ～ σ范圍內(nèi)的概率為68.27%, 而|v|>σ的概率為31.73%。出現(xiàn)在-3σ～ 3σ范圍內(nèi)的概率是99.73%, 因此可以認(rèn)為絕對值大于3σ的誤差是不可能出現(xiàn)的, 通常把這個誤差稱為極限誤差。

例題：見圖所示：

（6）不等精度直接測量的權(quán)與誤差

1.在不等精度測量時, 對同一被測量進(jìn)行m組測量, 得到m組測量列（進(jìn)行多次測量的一組數(shù)據(jù)稱為一測量列）的測量結(jié)果及其誤差, 它們不能同等看待。精度高的測量列具有較高的可靠性, 將這種可靠性的大小稱為“權(quán)”。

2.“權(quán)”可理解為各組測量結(jié)果相對的可信賴程度。 測量次數(shù)多, 測量方法完善, 測量儀表精度高, 測量的環(huán)境條件好, 測量人員的水平高, 則測量結(jié)果可靠, 其權(quán)也大。權(quán)是相比較而存在的。 權(quán)用符號p表示, 有兩種計算方法: "para" label-module="para">

① 用各組測量列的測量次數(shù)n的比值表示, 并取測量次數(shù)較小的測量列的權(quán)為1,則有

p1∶p2∶…∶pm=n1∶n2∶…∶nm

② 用各組測量列的誤差平方的倒數(shù)的比值表示, 并取誤差較大的測量列的權(quán)為1, 則有

p1∶p2∶…∶pm=（1/σ1）^2:（1/σ2）^2:（1/σ3）^2:……（1/σm）^2

測量通用處理

（1）系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的原因

①傳感器、儀表不準(zhǔn)確（刻度不準(zhǔn)、放大關(guān)系不準(zhǔn)確）

②測量方法不完善（如儀表內(nèi)阻未考慮）

③安裝不當(dāng)

④環(huán)境不合

⑤操作不當(dāng)；

（2）系統(tǒng)誤差的判別

①實驗對比法，例如一臺測量儀表本身存在固定的系統(tǒng)誤差，即使進(jìn)行多次測量也不能發(fā)現(xiàn)，只有用更高一級精度的測量儀表測量時，才能發(fā)現(xiàn)這臺測量儀表的系統(tǒng)誤差；

②殘余誤差觀察法（繪出先后次序排列的殘差）；

③準(zhǔn)則檢驗法

馬利科夫判據(jù)是將殘余誤差前后各半分兩組, 若“Σvi前”與“Σvi后”之差明顯不為零, 則可能含有線性系統(tǒng)誤差。

阿貝檢驗法則檢查殘余誤差是否偏離正態(tài)分布, 若偏離, 則可能存在變化的系統(tǒng)誤差。將測量值的殘余誤差按測量順序排列，且設(shè)A=v12 v22 … vn2, B=(v1-v2)2 (v2-v3)2"para" label-module="para">

若|B/2A-1|>1/n^1/2,則可能含有變化的系統(tǒng)誤差。

(3)系統(tǒng)誤差的消除

在測量結(jié)果中進(jìn)行修正 已知系統(tǒng)誤差, 變值系統(tǒng)誤差, 未知系統(tǒng)誤差

消除系統(tǒng)誤差的根源　根源

在測量系統(tǒng)中采用補償措施

實時反饋修正

測量粗大誤差

剔除壞值的幾條原則：

(1)3σ準(zhǔn)則（萊以達(dá)準(zhǔn)則）：如果一組測量數(shù)據(jù)中某個測量值的殘余誤差的絕對值|vi|>3σ時, 則該測量值為可疑值（壞值）, 應(yīng)剔除。

(2)肖維勒準(zhǔn)則：假設(shè)多次重復(fù)測量所得n個測量值中, 某個測量值的殘余誤差|vi|>Zcσ,則剔除此數(shù)據(jù)。實用中Zc<3, 所以在一定程度上彌補了3σ準(zhǔn)則的不足。

(3)格拉布斯準(zhǔn)則：某個測量值的殘余誤差的絕對值|vi|>Gσ, 則判斷此值中含有粗大誤差, 應(yīng)予剔除。 G值與重復(fù)測量次數(shù)n和置信概率Pa有關(guān)。

解題步驟：如圖所示：

測量幾個問題

（1）誤差的合成：如圖所示：

絕對誤差的合成（例題）：

用手動平衡電橋測量電阻RX。已知R1=100Ω, R2=1000Ω, RN=100Ω,各橋臂電阻的恒值系統(tǒng)誤差分別為ΔR1=0.1Ω, ΔR2=0.5Ω, ΔRN=0.1Ω。求消除恒值系統(tǒng)誤差后的RX.

（2）最小二乘法的應(yīng)用：

推導(dǎo)過程，如圖冊所示：

最小二乘法應(yīng)用例子：如圖冊所示:

5.用經(jīng)驗公式擬合實驗數(shù)據(jù)——回歸分析

用經(jīng)驗公式擬合實驗數(shù)據(jù)，工程上把這種方法稱為回歸分析?；貧w分析就是應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計的方法，對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，從而得出反映變量間相互關(guān)系的經(jīng)驗公式，也稱回歸方程。

熱工檢測，是以確定熱工過程有關(guān)參數(shù)量值為目的的一組操作。主要包括以下內(nèi)容：1. 工藝系統(tǒng)的運行參數(shù)；2 . 主、輔設(shè)備的運行狀態(tài)和運行參數(shù)；3. 電動、氣動、液動閥門及擋板的狀態(tài)；4. 儀表與控制用電源、氣源、液壓動力源等的供給狀態(tài)和運行參數(shù)。

中文名稱

熱工檢測

英文名稱

thermal parameter measurement

定　　義

以確定熱工過程有關(guān)參數(shù)量值為目的的一組操作。熱工參數(shù)通常是指溫度、壓力(差壓)、流量、物位(液位及料位)、化學(xué)成分(包括煙氣成分)以及熱力設(shè)備必須檢測的機械量。

應(yīng)用學(xué)科

電力（一級學(xué)科），熱工自動化、電廠化學(xué)與金屬（二級學(xué)科）