開封市中儀流量儀表有限公司
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閱讀：1378發(fā)布時間：2021-12-29
量表的熱量計量原理及計算長期以來，我國北方地區(qū)城鎮(zhèn)居民采暖用熱一般按住宅面積而不是按實際用熱量計量收費，導致用戶節(jié)能意識差，造成資源的浪費。顯然該計量方法缺乏科學性。而歐美等發(fā)達國家在八十年代初，熱量表的使用已相當普遍，熱力公司以熱量表作為計價收費的依據(jù)和手段，節(jié)能20％～30％。作為建筑節(jié)能的一項基本措施，我國國家建設部已將熱量計量收費列入《建筑節(jié)能“九五”計劃和2010年規(guī)劃》。因此，研制開發(fā)用于采暖計價的熱量表勢在必行。
熱量表一般應具備以下技術要求：
①總體精度達到OIML－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-751標準并精確配對，當供回水的溫度差在6℃以內(nèi)時，測量誤差<0.1℃；
④熱量表具備熱焓和質(zhì)量密度修正的功能，誤差小于0.5％；
⑤微功耗的設計，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，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下管和下行管上，流量計安裝在流體入口或回路管上（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1 熱量表熱量計量系統(tǒng)原理圖
傳熱量一般由載熱流體的質(zhì)量、比熱容和溫度變化等因素決定。對熱量表來說，進出口的焓值還與時間成正比。國內(nèi)熱量表一般采用焓差法計算熱量。焊差法的傳熱公式為
（1）
也可以表示為
（2）
式中：Q為釋放熱量，kj或kW·h；qm為質(zhì)量流量，kg/s； 
為進出口焊差，kj/kg；k為熱交換系數(shù)，kW·h/m3·℃；t為時間，s； 
為進出口溫度，℃；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
） （3）
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； 
為入口與出口溫度下的載熱流體密度； 
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 
和 
查表得 
， 
， 
及 
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，需要采用線性差值等近似計算技術，通過搜索與其距離最近的點計算相應的焓值，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
（4）
式中： 
為定壓比熱容， 
，視為常數(shù)。
該方法計算簡便，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 
是溫度的函數(shù)，所以必須對 
進行溫度修正。同時由于不能對 
進行在線溫度補償，該方法的溫度適應性較差，不適宜于作為戶用型熱表的熱量計量方法。
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