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熱量表在使用中的問題及原因分析


  來源: 環球表計 時間:2019-11-13 編輯:儀商WXF
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從圖3中可以看到不同區域溫度差異明顯,最高溫度與最低溫度之差為0.9K。當使用單只溫度傳感器測量管道平均溫度時,由于安裝位置不同,會導致的測溫結果出現明顯的不同。假設樓棟進口處的管道溫度分布和樓棟出口處的管道溫度分布基本相同,則兩只溫度傳感器的安裝位置如果不相同也可能帶來誤差。測溫位置前面的管道條件,流動狀態,都會影響管道中溫度分布,進口管道的溫度分布還可能和出口管道的溫度分布還存在不同,最理想的是在管道中布置多只溫度傳感器測量管道的平均溫度。


對于管道溫度分布差異帶來的影響,為了給一個比較直觀的概念,舉一個例子。假設T進口的誤差為+0.3℃和T出口的誤差為-0.6℃,在20度溫差條件下,誤差為4.5%;在10度溫差條件下,誤差為9%。在很多供暖系統中,總表的溫差并不大,一般為20℃至30℃。對于一些地板采暖的項目溫差更低,甚至僅為2℃,相應的影響會更大。


樓棟進口壓力和出口壓力的差異,帶來了總表的計量誤差


討論熱量值的計算方法有焓值法和K系數法,兩者是等效的,以下按照焓值法進行討論。


焓值法熱量的計算公式為:



焓值是溫度和壓力的函數。由于戶用表的進口壓力和出口壓力的差值不大,所以戶用表采用同樣壓力下不同溫度的焓值,帶來的影響不大。對于總表可能出現一些問題。


例如:總表樓棟進口壓力為0.81MPa,溫度為42℃;樓棟出口壓力為0.66MPa,溫度為40℃,則引入誤差1.6%。


水質的影響


供暖系統中,在鍋爐及附屬設備安裝,管道的焊接以及熱交換器的安裝過程中,許多雜質會留在供熱系統中,這些雜質可能是焊渣,砂礫石及鐵氧化物。供暖水中還可能包括石灰,淤泥、氯化物及硫化物等雜質。供暖系統運行一段時間后,供暖水和系統某些部件發生化學反應也可能形成某種化合物,如碳酸鈣、氧化鐵、氫氧化鐵、氧化銅、硫化銅、磷酸鈣。對于這些雜質的影響,我們從流量和熱量計量兩個方面來進行分析。


從流量計量角度進行分析


在超聲波流量計量過程中,超聲波從接收換能器發出,經過在介質中的傳播過程后,到達接收換能器。直接采用帶有聲速的流速計算公式,帶來的影響是明顯的。帶有聲速的流速計算公式如下:



介質聲速在熱量表產品的設計,制造,檢驗過程中,均采用純凈水的聲速。純水聲速與含有雜質的水的聲速的差異,導致在實際熱量表工作過程中出現明顯的偏差。


改進的流速計算公式,通過數學變換,使得公式中已經不直接含有聲速了。改進的流速計算公式的推導過程如下:



在實際工作中存在的問題是逆流和順流時間的精確測量,需要修正,在操作上存在困難。


一種可以降低聲速帶來影響的方式是采用頻差法。頻差法計算公式如下:



以看到使用頻差法,影響較小。


水質較差時,在流量計的管壁和換能器表面可能結垢,這將造成計量的不準確。具體的影響量的大小與換能器的安裝,結構,激勵的方式等因素有關。通過在液體流量裝置上進行標定,可以確定示值誤差的變化量,供實際使用中參考。

從熱量計量角度分析

從公式(3)中可以看到熱量計算需要用到介質的焓值。由于水中含有各種雜質,供暖水的焓值是水和各種雜質的焓值的和。下表列出了各種雜質的焓值。

表1 各種雜質的焓值

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