熱計量儀表的誤差分析
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隨著我國國民經濟的不斷發(fā)展，廣大人民群眾的生活水平日益提高，人們對生活質量也提出了新的和更高的要求。在我國原有的生活取暖中，由于大多采用單管串聯(lián)系統(tǒng)供熱，熱用戶無法根據實際需求調節(jié)用熱量，而在收費時卻采用根據熱用戶的實際使用面積進行收費的方法，并不是根據熱用戶的實際用熱量進行收費，這種收費方式存在著明顯的不合理性。因此，在我國當前的市場經濟條件下，迫切要求對現有收費制度進行改革，國家有關部門也作出規(guī)定，要求在2010年之前實現熱計量。實行熱計量，就是將熱真正作為一種商品，不僅能滿足不同熱用戶不同層次的需求，更為重要的是還能達到節(jié)約能源的目的?？梢允箯V大熱用戶從自身經濟利益的角度出發(fā)，自覺節(jié)約能源。在此背景下，全國許多企業(yè)和科研機構都開始了熱計量儀表的研制工作。由于我國進行這項工作起步較晚，與國外在熱計量儀表的使用條件、結算方式上都存在一些差異，因此有必要對熱計量儀表的相關計算進行必要的分析。
2 熱計量儀表中熱量的常用計算方法
根據工程熱力學中的分析方法，對于一開口系統(tǒng)，流經此系統(tǒng)的流體通過系統(tǒng)時的能量平衡方程可用下式表示：
當系統(tǒng)為一換熱器時，可以對以上方程進行簡化。當工質流速較低時，通常不計其流經換熱器進、出口的動能和位能差。換熱器與周圍環(huán)境也沒有功的交換，Ws=0。因此，當換熱器處于穩(wěn)定工作狀態(tài)時，dEc，v=0。流經換熱器的流體與周圍環(huán)境的換熱量可表示為：
Q=-m(Δh)=m(h1-h2)
其中：h1---流體在換熱器進口處對應溫度下的比焓；
h2---流體在換熱器出口處對應溫度下的比焓。
也即流體通過換熱器與周圍環(huán)境的換熱量等于流經換熱器流體的質量流量與流體在換熱器進、出口的焓差之乘積。根據這一原則，對于換熱量的計算，目前一般采用以下兩種方法。
2.1 焓差法
Q=qm(Δh)dt
式中：Q---換熱器與周圍環(huán)境的換熱量[kJ]；
qm---流經換熱器流體的質量流量[kg/s]；
Δh---流體在換熱器進、出口處的比焓差[kJ/kg]；
t---流體由換熱器進口流入到出口流出所需的時間[s]。
2.2 K系數法
Q=KΔθdV
式中：Q---換熱器與周圍環(huán)境的換熱量[kJ]；
V---流經換熱器流體的體積流量[m3]；
Δθ---流體在換熱器進、出口處的溫度差[℃]；
K---熱系數，是流體在相應溫度、溫差和壓力下的函數[J/m3℃]或[kWh m3℃]。
3 熱計量儀表熱量計算誤差的來源
在采用以上兩種方法計算換熱器換熱量的熱計量儀中，一般采用一組(兩支)測溫傳感器測量流經換熱器的流體在換熱器進、出口處的溫度值，用流量計測量流體流經換熱器的流量，然后通過相應的程序計算換熱器與周圍環(huán)境的換熱量。由于技術、價格等原因，國內外幾乎所有生產熱計量儀表的廠家采用的流量計都是體積流量計。在流量傳感器設計時也都采用脈沖方式，即每單位體積流量發(fā)出一定數目的脈沖信號，由此來測量流經換熱器流體的體積流量。
3 1 采用焓差法計算熱量時的誤差分析
采用焓差法計算熱量時，熱量計算中的積分值就是流過換熱器的流體流量與流體在換熱器進、出口處的比焓差乘積的累加。在實際測量中，由于流量計測量的流量都是體積流量，因此在熱量計算中首先需要將測量的體積流量換算為質量流量，所以還要計算流經換熱器的流體在換熱器進口或出口處的密度值，這樣一來就可計算出流經換熱器流體的質量流量。然后與進、出口處的焓差進行乘積并進行累加，換熱量便可計算出來。
在實際測量中，由于流體的焓、密度等參數是溫度的函數。因此在熱量儀表中，只測量流體在換熱器進、出口處的溫度和體積流量，根據流體比焓和密度與溫度的關系，最終確定流體的密度和比焓差，進而計算流經換熱器的流體通過換熱器與周圍環(huán)境的換熱量。
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