熱量表的熱量計量原理及計算
熱量表一般應(yīng)具備以下技術(shù)要求[1]:
① 總體精度達到OIML一R75規(guī)定的4級標準;
② 流量計部分的精度,誤差<3%;
③ 溫度傳感器采用鉑電阻測溫元件,符合IEC一751標準并精確配對,當(dāng)供回水的溫度差在6℃以內(nèi)時,測量誤差<0.1℃;
④ 熱量表具備熱焰和質(zhì)量密度修證的功能,誤差小于0.5%;
⑤微功耗的設(shè)計,內(nèi)藏電池可以連續(xù)工作5年。
現(xiàn)在中國市場上的國外熱量表技術(shù)成熟,標準化程度高,但是價格昂貴。我國對熱量表的需求量大,研制開發(fā)低成本、符合國際標準的熱量表是大勢所趨。本文以熱量表熱量計量原理為基礎(chǔ),介紹了幾種常用的熱量計量方法,分析比較了各自的優(yōu)缺點,詳細討論了具有k系 數(shù)補償功能的熱量計量方法,該方法實現(xiàn)了k系數(shù)的溫度和壓力在線補償,因而具有較高的精度。
1熱量計量原理
熱量表是一種適用于測量在熱交換環(huán)路中,載熱液體所吸收或轉(zhuǎn)換熱能的儀器,熱量表用法定的計量單位顯示熱量[1]。熱量表又稱熱能表、熱能積算儀,既能測量供熱系統(tǒng)的供熱量又能測量供冷系統(tǒng)的吸熱量。
將一對溫度傳感器分別安裝在通過載熱流體的上行管和下行管上,流量計安裝在流體入口或回流管上(流量計安裝的位置不同,最終的測量結(jié)果也不同),流量計發(fā)出與流量成正比的脈沖信號,一對溫度傳感器給出表示溫差的模擬信號,熱量表采集來自三路傳感器的信號,利用積算公式算出熱交換系統(tǒng)獲得的熱量。熱量表系統(tǒng)原理圖如圖1所示。
圖l熱量表熱量計量系統(tǒng)原理圖
Q=(1)
也可以表示為Q=(2)
式中:Q為釋放熱量,kj或kW·hqm為質(zhì)量流量,kg/s; Δh為進出口焓差,kj/kg; k為熱交換系數(shù),kW·h/m3·℃; t 為時間,s;Δθ為進出口溫差,℃;qv為累積流量,m3。目前,國產(chǎn)熱量表的熱量計量方法基本可以分為以下幾種:
①直接焓差法 式中:Cpf,Cpr為入口與出口的定壓比熱容;qv,qm為瞬時體積流量、瞬時質(zhì)量流量pf、pr 為入口與出口溫度下的載熱流體密度;θf、θr為入口與出口的溫度.
該公式計算簡單,只要根據(jù)實測溫度θf、θr查表得Cpf,Cpr,pf,pr等4個常數(shù),代入式(3)即可[2].顯然,溫度測量精度越高,數(shù)據(jù)表所占的存儲空間越大.并且,對于實測溫度,需要采用線性插值等近似計算技術(shù),通過搜索與其距離最近的點計算相應(yīng)的焓值,從而得出瞬時熱量.但這一方法會帶來人為誤差。
②常系數(shù)焓差法 式中:Cp為定壓比熱宿容,Cp為常數(shù),使得程序的計算量減少,計算速度大大加快.但是由于流體的密度p進行溫度修正.同時由于不能對Cp進行在線溫度補償,該方法的溫度適應(yīng)性較差,不適宜于作為戶用型熱表的熱量計算方法. 熱式質(zhì)量流量計相關(guān)文章:熱式質(zhì)量流量計原理 流量計相關(guān)文章:流量計原理
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