热量表的热量计量原理及计算
③分段式k系数法 式中:k是热交换系数,当压力一定时,它随温度而变化,将其按回水温度进行分类[4]:
θrθ1,k=k1;θ1θrθ2,k=k2;θr>θ2,k=k3
该方法将热交换系数量化为三个分段常数,在一定程度上对其进行了温度修正.式中三个关键常数凭经验来确定,而且温度区间划分较粗,温度适应性依然较差.因此,分段式k系数法仅适用于对热量计量的精度要求不高,温度变化也较小的情况.
以上无论是焓差法抑或分段式k系数法都可以达到一定的精度,但是其计量方法和计量精度均达不到OIML-R75国际规程和EN1434欧洲标准等国际标准的规定。
④k系数偿法
k系数补偿法实现了热指数的在线温度和压力补偿,大幅度提高了热量计量的精度。OIML-R75国际规程和EN1434欧洲标准都对热系数k如何计算有明确的说明[1]。
在载热介质一定的热交换回路中,热系数是压力、温度的函数,可以按下式计算: 式中:q(θi)为入口温度或出口温度下载热流体的流量:θf,θr为入口温度,出口温度;Cp(θ)为简化计算,引入如下参数: 式中:u=θ/θc1,为比温度;=p/pc1,为比压力;(u,)为比自由焓,即吉布斯函数(Gibbs function);θc1=647. 3K,pc1=22120000J/m3,表示载热介质为水时选取的参考温度、参考压力、参考容积[5]。由式(6)、式(7),并引入相应的比参数,热系数为 或 式中:q(θi)/qc1=[/]ui;i=r or f。
比自由焓(u,)的函数关系式如下: 其中, 均为常系数,取值参见文献[5]。根据吉布斯函数[见式(11)],以及(9)和式(10)即可得到不同温度、压力下的热系数。例如,已知压力为1标准大气压,入口温度70℃、出口温度65℃,流量计安装在回水管时对应的热系数,具体计算如下:
比温度 u===0.5224;
比压力 =P/Pc2=101325/22120000=0. 00458
代入以上公式解得
k=1. 141117kW · h · (m3 ·℃)-1
图2给出了在流量计安装在回水管,压力为0.6MPa,温差为10~40℃时,热系数与入水温度的关系曲线。由图2可以看出,在工作压力和温差保持不变的情况下,入口温度越高,热系数越低;入口温度保持不变时,温差越大,热系数越大。
图2压力为0.6KPa时,热系数k随进、出口温度变化曲线
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