《建筑环境与能源应用工程专业综合实验》 教案 3-26热量表

热量表热水热量表1）热水测量原理热水吸收或放出的热量，与热水流量和供回水焓差有关，它们之间的关系可用REF_Ref6394\h式1表示。 Q=ρqVh式中Q——流体吸收或放出的热量，W；qV——通过流体的体积流量，m³/sρ——流体的密度，kg/m³；h1、h2——热水的焓值为温度的函数，如下： h=cpt式中h——热水焓值，J/kgcp——定压比热容，J/（kg∙℃当供回水温差不大时，可将定压比热容看为常数。因此只要测得供回水温度和热水流量，即可得到热水吸收（放出）的热量。热水热量计量仪表，就是基于这个原理测量热水热量的。利用该原理也可以制造测量冷量的仪表，或制造同时测量热量和冷量的仪表。2）热水热量表的构造热量表也称为热能表，它由流量传感器、温度传感器和计算器等部件组成。流量传感器输出的流量信号及供回水温度信号分别送至计算器，计算器按照REF_Ref6394\h式（1）和REF_Ref9199\h式（2）进行热量计算，并将计算结果进行存储和显示。目前部分热量表产品具备显示实时供回水温度、瞬时流量、累计流量、瞬时热量、累计热量等参数，并且可以通过信号传输将相关参数输送至系统监测平台，便于复杂工程的实时监测和自控系统运行策略决策。热量表采用计量特性一致或相近的铂电阻（配对铂电阻）测量供水温度和回水温度。为减少导线电阻对测量精度的影响，采用Pt1000或Pt500的铂电阻测量水温；流量传感器，主要采用超声波流量传感器、电磁流量传感器或机械式热水表等。图1热量表工作原理图我国对热量表的准确度等级和最大允许相对误差。热量表在最小允许温差∆tmin（一般为3℃）或最小流量下工作，其误差不能超过最大允许相对误差，如REF_Ref19639\h表1和REF_Ref19646\h表2所示。表1热量表的准确度等级和最大允许相对误差I级II级III级∆=±（2+4∆tmin∆t+0.01q∆q=±（1+0.01且∆q≤±∆=±（3+4∆tmin∆t+0.02q∆=±（4+4∆tmin∆t+0.05q注：qp为额定流量；对I级表qp≥100m3/h，q为实际流量，m3/h；∆t为流体的进出口温度之差；∆q和∆分别为流量传感器误差限和热量表的误差限。表2各分量的准确度等级和最大允许相对误差流量传感器误差限∆q配对温度传感器误差限∆t计算器误差限∆e1级±(1+0.01qpq)%配对温度传感器的温差误差应满足±(0.5+∆t对单支温度传感器的温度误差应满足±(0.30+0.005|t)℃±(0.5+∆t2级±(2+0.02qpq)%3级±(3+0.05qpq)%3）热水热量表的安装及校准热量表的温度传感器一般分别设置在供、回水管上，应根据测试要求设置能真实反映系统或设备供回水温度的位置，铂电阻温度传感器应对显示温度进行校正。流量传感器的安装位置应根据使用的流量传感器类型要求合理布置，保证流量测试的准确性。热量表的安装要分别满足流量传感器和温度传感器的安装要求，积分仪要安在通风良好，便于观察的位置。热量测量仪表的周期维护时间一般为5年，即在使用5年后，需将仪表拆卸下来进行校准。热水热量测量仪表的校准可将流量传感器、温度传感器和计算器分别进行校准，此种校准方法称为按照分量校准，各分量的准确度等级和最大允许相对误差应达到REF_Ref19646\h表2中规定的技术指标。也可对整体表按热量校准，称为按总量校准，其准确度等级和最大允许相对误差应达到REF_Ref19639\h表1中规定的技术指标。校准所用的主要设备见REF_Ref21899\h表3。热水流量标准装置的扩展不确定度（覆盖因子为2），应不大于热量表最大允许误差的1/3，标准电阻箱的扩展不确定度（覆盖因子为2），应不大于热量表最大允许误差的1/5。按总量校准可采用标准热量表作为标准，标准热量表的扩展不确定度（覆盖因子为2），应不大于热量表最大允许误差的1/3。表3校准所用的主要设备总量校准分量校准流量传感器配对温度传感器计算器热水热量标准装置耐压试验设备恒温槽二等标准铂电阻温度计热水热量标准装置耐压试验设备恒温槽二等标准铂电阻温度计信号发生器标准电阻箱注：耐压试验设备用于检定热量表的最大允许工作压力。饱和蒸汽热量表1）饱和蒸汽热量表测量原理饱和蒸汽热量计显示的数值是瞬时热量和积算热量。根据热力学第一定律，以蒸汽为热媒的热源产热量或用户耗热量取决于蒸汽流量、蒸汽与凝水的焓差。饱和蒸汽热量可按下式计算： Q=qmhq式中Q——饱和蒸汽的热量，kJ/h；qm——饱和蒸汽的质量流量，kg/hhq——进换热器的饱和蒸汽焓值，kJ/kgha——换热器出口热水的焓值，kJ/kg当使用孔板流量计时，瞬时流量为 Q=αΔpρq载热介质水蒸气的焓值较大，而热水的焓值较小，两者差别较大，故可忽略水的焓值。这样上式可简写为 Q=αΔpρ式中α——孔板流量计算公式中的系数；∆p——压差值，MPa；ρq——实际状态下的饱和水蒸气的密度，kg/m³通常饱和蒸汽汽水分离效果欠佳，往往带有水分，即为湿饱和蒸汽。湿饱和蒸汽所带水分的多少，用干度x来表示。x的大小直接关系到流量和热焓值的大小。由于湿饱和蒸汽是一种汽水混合的两相流体，或者饱和蒸汽经过节流件时压力骤然变低，有可能发生相变，所以在使用标准孔板测其流量会带来测量误差。因此在实际使用中，在流量公式中加一个修正环节。整个修正环节主要由干度x所决定，这样热量Q的运算关系为 Q=1.56-0.56xαΔ因此，测得饱和蒸汽的流量、干度及温度或压力，就可以求得饱和蒸汽的热量。2）饱和蒸汽热量表的组成饱和蒸汽热量表的原理框图如REF_Ref10014\h图2所示。它适用于饱和蒸汽热量测量。安装在供汽管道上的标准孔板把蒸汽流量信号转换成差压信号、再经差压流量变送器转换成0~10mA·DC信号，作为热量计的输入信号。安装在供汽管道上的铂热电阻测量蒸汽温度，并输入热量计，与流量信号一起参加热量运算，再由表头数字显示蒸汽热量瞬时值、蒸汽流量瞬时值。另外，热量信号经积算电路转换后，由仪表指示蒸汽热量的累积量。图2饱和蒸汽热量表原理框图3）饱和蒸汽热量表的应用如REF_Ref10442\h图3所示，饱和蒸汽热量指示积算仪与标准孔板、差压流量变送器及铂热电阻配套使用，由标准孔板、差压流量变送器把蒸汽的质量流量转换成直流电信号，与测温铂电阻输出的电阻信号以其输入蒸汽热量指示积算仪，经干