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熱量表的熱量計量原理及計算

作者: 時間:2013-09-10 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏


③分段式k系數(shù)法

式中:k是熱交換系數(shù),當(dāng)壓力一定時,它隨溫度而變化,將其按回水溫度進(jìn)行分類[4]:

θrθ1,k=k1;θ1θrθ2,k=k2;θr>θ2,k=k3

該方法將熱交換系數(shù)量化為三個分段常數(shù),在一定程度上對其進(jìn)行了溫度修正.式中三個關(guān)鍵常數(shù)憑經(jīng)驗來確定,而且溫度區(qū)間劃分較粗,溫度適應(yīng)性依然較差.因此,分段式k系數(shù)法僅適用于對的精度要求不高,溫度變化也較小的情況.

以上無論是焓差法抑或分段式k系數(shù)法都可以達(dá)到一定的精度,但是其計量方法和計量精度均達(dá)不到OIML-R75國際規(guī)程和EN1434歐洲標(biāo)準(zhǔn)等國際標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

④k系數(shù)償法

k系數(shù)補償法實現(xiàn)了熱指數(shù)的在線溫度和壓力補償,大幅度提高了的精度。OIML-R75國際規(guī)程和EN1434歐洲標(biāo)準(zhǔn)都對熱系數(shù)k如何計算有明確的說明[1]。

在載熱介質(zhì)一定的熱交換回路中,熱系數(shù)是壓力、溫度的函數(shù),可以按下式計算:

式中:q(θi)為入口溫度或出口溫度下載熱流體的流量:θf,θr為入口溫度,出口溫度;Cp(θ)為簡化計算,引入如下參數(shù):

式中:u=θ/θc1,為比溫度;=p/pc1,為比壓力;(u,)為比自由焓,即吉布斯函數(shù)(Gibbs function);θc1=647. 3K,pc1=22120000J/m3,表示載熱介質(zhì)為水時選取的參考溫度、參考壓力、參考容積[5]。由式(6)、式(7),并引入相應(yīng)的比參數(shù),熱系數(shù)為

式中:q(θi)/qc1=[/]ui;i=r or f。

比自由焓(u,)的函數(shù)關(guān)系式如下:

其中,

均為常系數(shù),取值參見文獻(xiàn)[5]。根據(jù)吉布斯函數(shù)[見式(11)],以及(9)和式(10)即可得到不同溫度、壓力下的熱系數(shù)。例如,已知壓力為1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓,入口溫度70℃、出口溫度65℃,流量計安裝在回水管時對應(yīng)的熱系數(shù),具體計算如下:

比溫度 u===0.5224;

比壓力 =P/Pc2=101325/22120000=0. 00458

代入以上公式解得

k=1. 141117kW · h · (m3 ·℃)-1

圖2給出了在流量計安裝在回水管,壓力為0.6MPa,溫差為10~40℃時,熱系數(shù)與入水溫度的關(guān)系曲線。由圖2可以看出,在工作壓力和溫差保持不變的情況下,入口溫度越高,熱系數(shù)越低;入口溫度保持不變時,溫差越大,熱系數(shù)越大。


圖2壓力為0.6KPa時,熱系數(shù)k隨進(jìn)、出口溫度變化曲線

圖3a表示流量計安裝在回水管,進(jìn)口溫度保持50℃、溫差在10~40℃時,熱系數(shù)與壓力關(guān)系曲線;圖3b為流量計安裝在回水管,進(jìn)出口溫差保持10℃,進(jìn)口溫度在60~90℃變化情況。由圖3可以看出,壓力在允許范圍內(nèi)的變化對熱系數(shù)的影響不大,當(dāng)溫度或溫差一定時,熱系數(shù)隨壓力基本保持不變[6]。因為的實際工作環(huán)境近似于定壓狀態(tài),所以可以認(rèn)為吉布斯函數(shù)近似是溫度(入水與回水溫度)的函數(shù)。溫度和流量分別通過溫度傳感器和流量傳感器來測量。
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