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熱計量?jì)x表的誤差分析
作者：
時(shí)間：2013-09-06
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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1 引言
隨著(zhù)我國國民經(jīng)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(zhì)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)系統供熱，熱用戶(hù)無(wú)法根據實(shí)際需求調節用熱量，而在收費時(shí)卻采用根據熱用戶(hù)的實(shí)際使用面積進(jìn)行收費的方法，并不是根據熱用戶(hù)的實(shí)際用熱量進(jìn)行收費，這種收費方式存在著(zhù)明顯的不合理性。因此，在我國當前的市場(chǎng)經(jīng)濟條件下，迫切要求對現有收費制度進(jìn)行改革，國家有關(guān)部門(mén)也作出規定，要求在2010年之前實(shí)現熱計量。實(shí)行熱計量，就是將熱真正作為一種商品，不僅能滿(mǎn)足不同熱用戶(hù)不同層次的需求，更為重要的是還能達到節約能源的目的?？梢允箯V大熱用戶(hù)從自身經(jīng)濟利益的角度出發(fā)，自覺(jué)節約能源。在此背景下，全國許多企業(yè)和科研機構都開(kāi)始了熱計量?jì)x表的研制工作。由于我國進(jìn)行這項工作起步較晚，與國外在熱計量?jì)x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?jì)x表的相關(guān)計算進(jìn)行必要的分析。
2 熱計量?jì)x表中熱量的常用計算方法
根據工程熱力學(xué)中的分析方法，對于一開(kāi)口系統，流經(jīng)此系統的流體通過(guò)系統時(shí)的能量平衡方程可用下式表示： 
其中：dEc，v---系統內部總儲存能的隨時(shí)間的變化；Q---系統與外界的熱交換量；m---流經(jīng)系統的工質(zhì)流量；Δz---系統進(jìn)、出口處的位置差；Δc2---工質(zhì)在系統進(jìn)、出口處速度的平方差；Ws---系統與外界交換的軸功；Δh---工質(zhì)在系統進(jìn)、出口處的比焓差。
當系統為一換熱器時(shí)，可以對以上方程進(jìn)行簡(jiǎn)化。當工質(zhì)流速較低時(shí)，通常不計其流經(jīng)換熱器進(jìn)、出口的動(dòng)能和位能差。換熱器與周?chē)h(huán)境也沒(méi)有功的交換，Ws=0。因此，當換熱器處于穩定工作狀態(tài)時(shí)，dEc，v=0。流經(jīng)換熱器的流體與周?chē)h(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(jìn)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(guò)換熱器與周?chē)h(huán)境的換熱量等于流經(jīng)換熱器流體的質(zhì)量流量與流體在換熱器進(jìn)、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?chē)h(huán)境的換熱量[kJ]；
qm---流經(jīng)換熱器流體的質(zhì)量流量[kg/s]；
Δh---流體在換熱器進(jìn)、出口處的比焓差[kJ/kg]；
t---流體由換熱器進(jìn)口流入到出口流出所需的時(shí)間[s]。
2.2 K系數法
Q=KΔθdV
式中：Q---換熱器與周?chē)h(huán)境的換熱量[kJ]；
V---流經(jīng)換熱器流體的體積流量[m3]；
Δθ---流體在換熱器進(jìn)、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?jì)x表熱量計算誤差的來(lái)源
在采用以上兩種方法計算換熱器換熱量的熱計量?jì)x中，一般采用一組(兩支)測溫傳感器測量流經(jīng)換熱器的流體在換熱器進(jìn)、出口處的溫度值，用流量計測量流體流經(jīng)換熱器的流量，然后通過(guò)相應的程序計算換熱器與周?chē)h(huán)境的換熱量。由于技術(shù)、價(jià)格等原因，國內外幾乎所有生產(chǎn)熱計量?jì)x表的廠(chǎng)家采用的流量計都是體積流量計。在流量傳感器設計時(shí)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(lái)測量流經(jīng)換熱器流體的體積流量。
3 1 采用焓差法計算熱量時(shí)的誤差分析
采用焓差法計算熱量時(shí)，熱量計算中的積分值就是流過(guò)換熱器的流體流量與流體在換熱器進(jìn)、出口處的比焓差乘積的累加。在實(shí)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(zhì)量流量，所以還要計算流經(jīng)換熱器的流體在換熱器進(jìn)口或出口處的密度值，這樣一來(lái)就可計算出流經(jīng)換熱器流體的質(zhì)量流量。然后與進(jìn)、出口處的焓差進(jìn)行乘積并進(jìn)行累加，換熱量便可計算出來(lái)。
在實(shí)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?jì)x表中，只測量流體在換熱器進(jìn)、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(guān)系，最終確定流體的密度和比焓差，進(jìn)而計算流經(jīng)換熱器的流體通過(guò)換熱器與周?chē)h(huán)境的換熱量。
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