熱量表的熱量計量原理及計算
③分段式k系數法 式中:k是熱交換系數,當壓力一定時,它隨溫度而變化,將其按回水溫度進行分類[4]:
θrθ1,k=k1;θ1θrθ2,k=k2;θr>θ2,k=k3
該方法將熱交換系數量化為三個分段常數,在一定程度上對其進行了溫度修正.式中三個關鍵常數憑經驗來確定,而且溫度區(qū)間劃分較粗,溫度適應性依然較差.因此,分段式k系數法僅適用于對熱量計量的精度要求不高,溫度變化也較小的情況.
以上無論是焓差法抑或分段式k系數法都可以達到一定的精度,但是其計量方法和計量精度均達不到OIML-R75國際規(guī)程和EN1434歐洲標準等國際標準的規(guī)定。
④k系數償法
k系數補償法實現了熱指數的在線溫度和壓力補償,大幅度提高了熱量計量的精度。OIML-R75國際規(guī)程和EN1434歐洲標準都對熱系數k如何計算有明確的說明[1]。
在載熱介質一定的熱交換回路中,熱系數是壓力、溫度的函數,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: 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(Gibbs function);θc1=647. 3K,pc1=22120000J/m3,表示載熱介質為水時選取的參考溫度、參考壓力、參考容積[5]。由式(6)、式(7),并引入相應的比參數,熱系數為 或 式中:q(θi)/qc1=[/]ui;i=r or f。
比自由焓(u,)的函數關系式如下: 其中, 均為常系數,取值參見文獻[5]。根據吉布斯函數[見式(11)],以及(9)和式(10)即可得到不同溫度、壓力下的熱系數。例如,已知壓力為1標準大氣壓,入口溫度70℃、出口溫度65℃,流量計安裝在回水管時對應的熱系數,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,熱系數與入水溫度的關系曲線。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,熱系數越低;入口溫度保持不變時,溫差越大,熱系數越大。
圖2壓力為0.6KPa時,熱系數k隨進、出口溫度變化曲線
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