一、熱能表概述:
熱能表是用于測量在熱交換系統中載熱液體釋放熱量的計量器具,在實際運用中,能實現這種功能的計量器具都可稱為熱能表。從原理上講,家用熱能表用的較多的熱能表種類有葉輪式熱能表,超聲波式熱能表和電磁式熱能表,也有用熱分配表作為供熱貿易結算依據的。
戶用機械葉輪式熱量表
熱能表按精度等級分為1級熱能表、2級熱能表和3級熱能表,其中,1級熱能表精度最高,3級熱能表精度最低,戶用熱能表一般為3級表,2級和1級熱能表多用于工業或供熱系統中的總管計量。目前,國內市場上只有2級和3級熱能表。
二、熱能表的組成:
熱能表一般分為一體式熱能表和組合式熱能表,一體式熱能表由流量傳感器、配對溫度傳感器和計算器集中組合在一起,形成整個的個體。組合式熱能表則是由獨立的流量傳感器、配對溫度傳感器分開安裝,數據集中到計算器中運算,由三個單獨的個體組合而成的熱量表。
熱能表的流量傳感器用于測量通過熱能表的熱水的累積體積流量,大多數是以葉輪式機械熱水表為基表,運行時即利用葉輪的轉動圈數與通過熱水表的累積體積流量是正比例關系,通過測量葉輪的轉動圈數,得到累積體積流量。葉輪式機械熱水表按照內部結構又分為單流束式,多流束式和標準機芯型多流束式三種。這種熱能表結構簡單,成本低,重復性高,但抗雜質和纖維能力差,怕結水垢,長期使用后計量性能易發生改變。由于上述葉輪式機械熱水表的某些缺陷,一些熱能表的生產廠家開發出其他型式的熱能表,比如超聲式熱能表和電磁式熱能表,這種熱能表在計量性能、穩定性和壽命上都具有明顯的優勢,主要缺點是成本較高,主要多用于工業和居民供熱總管路上的計量。
三、熱能表的測量原理:
熱能表的主要功能是為了計量在供熱回路中傳熱媒介(如熱水,導熱油等)向用戶環境所釋放的熱量值,熱能表所計量的熱量值,是由通過熱能表流量傳感器的累積體積流量值和熱能表安裝在熱交換系統入口和出口位置的溫度傳感器測量的溫差經過計算得到的。其中,流量傳感器一般直接給出累積體積流量值,溫度傳感器給出入口和出口的溫度,根據系統中的溫度、溫差,可以查到熱系數K值,根據系統中的溫度可以查到水或者導熱油的密度和比焓值,由K系數方法或焓差方法,根據熱量計算公司,即可計算得到熱水或導熱油通過系統所釋放的熱量值。熱能表的計算器即可實現這些查表和計算功能,并顯示結果。
熱能表熱量的計算公司有下面兩種表達形式:
1、焓差計算法:
(公式一)
式中,Q——熱交換系統中通過熱能表所釋放的人,單位KJ;
qm——流經熱能表中載熱液體的質量流量,單位KG/S;
Δh——熱交換系統中入口溫度與出口溫度對應的載熱液體的比焓值差,單位KJ/KG;
t——時間,單位s。
2、K系數計算法:
(公式二)
式中,Q——熱交換系統中通過熱能表所釋放的人,單位J或KW.H;
V——載熱液體流過熱能表的累積體積流量,單位m3;
Δθ——熱交換系統中載熱液體入口處和出口處的溫差,單位℃;
K——熱系數,它是載熱液體在相應溫度、溫差和壓力下的函數,單位J/m3或KW.H/m3℃
這兩個公司雖然形式不同,但是第二個公式是從第一個公式推導過來的,查表給出的比焓值或K系數值的位數和準確度是足夠的,二者在一定程度上結果是相同的,用戶可根據自己的實際情況任意選用。此處,第二個計算公式中,累積體積流量應在熱交換系統的出口處測量,如果累積體積流量的測量位置是在熱交換系統的入口處,應按以下公式進行體積修正。
其中,V出、V入分別為在熱交換系統的出口、入口處測得的流過熱能表的累積體積流量;ρ出、ρ入分別為在熱交換系統的出口、入口處的載熱液體的密度。
四、熱能表的結構特點:
1,葉輪式熱能表:
葉輪式熱能表是通過葉輪的轉速測量熱水的。按內部結構由易到優又分為單流束式、多流束式和標準機芯型多流束式三種。輪熱量表在規格上從小口徑到大口徑已形成系列化,能滿足不同使用范圍的要求。因為葉輪式中有可動部件,所以對供熱介質的要求較高,通常在安裝上要求配套過濾器,以防備雜質對表的損傷。如下圖所示。
2、超聲波式熱能表:
超聲波熱量表是通過超聲波射線的方法測量管道內平均流速,繼而計算出流量,其測量腔體內部沒有任何可動部件,所以對介質的成份或雜質含量沒有要求。其使用壽命可達20年以上,是當今比較先進的熱能表之一。它可用于采用老式供暖設施(鐵管、鑄造鐵暖氣片)中含鐵銹水和雜質含量高的場合。
超聲波熱能表有如下一些優點:
a,測量準確度高;
b,完全不受介質中雜質、化學物質和磁性材料影響;
c,測量機構無運動部件,永不磨損;
d,水平、垂直、傾斜任意安裝;
e,壓力損失極小;
f,測量管與上下游管口徑完全相同,實現水流無阻攔;
g,使用壽命長。
3、電磁式熱能表:
電磁式熱量表是按法拉第定律測量熱水的流量,與超聲波一樣其內部也沒有任何可動部件。唯一不同之處是它對供熱介質的電導率有要求(>μS/cm,較潔凈的水可達到要求)。因其結構原理復雜、專業技術要求高,且價格較高,所以通常不適于用戶計量,而廣泛應用于大口徑的樓宇或工業計量上。如下圖所示。
4、孔板式熱能表:
孔板式熱能表是利用節流裝置孔板來測量熱水或者導熱油的流量,配合差壓變送器,溫度傳感器,再把信號接入到專業計算公式的熱能積算儀進行計算的一種組合式熱能表,常見于工業現場。因價格實惠,能耐高溫,使用壽命長等優點,常用在一些工業用熱現場。但孔板式熱能表也有一些缺點,就是量程比比較低,而且線性不是很好,整理精度不高,精度關鍵取決于差壓變送器的精度,安裝比較復雜,焊接點多,容易堵塞,后續維護成本高。一般在現場溫度非常高,又考慮到性價比的情況下,用戶會選擇孔板式熱能表。
5、渦街式熱能表:
渦街式熱能表是近年來較新形式的熱能表,是根據卡門渦街原理測量高溫熱水,導熱油的流量,再配合溫度傳感器和專業計算程序的熱能積算儀組成的一種組合式熱能表,常見于工業現場,如紡織廠,皮革廠,建材廠等,用來計量高溫干燥所需熱量。廈門融創自動化科技有限公司是國內較早從事渦街式熱能表生產和銷售的廠家。渦街式熱能表憑借自身的低雷諾系數,線性度高,精度高,耐高溫(廈門融創自動化科技有限公司的高溫型熱能表能耐350度出油溫度)等特性,在工業熱量計量領域越來越受到歡迎。
6、其他形式的熱能表:
目前,有不少研究部門和廠家都在研究其他形式的熱能表,原理與上述幾種都有所不同,主要區別是測量流量的原理不同,但都未被廣泛接受,如純機械式熱能表,溫差式熱能表等。
五、融創渦街式熱能表現場案例運用分享:
紡織廠烘筒烘燥機
江蘇無紡布廠現場管徑DN150,出油溫度216度
福建大型服裝面料廠現場導熱油爐
現場管徑DN200,出油溫度240度
山東一家生態板生產廠家,現場管徑DN150,出油溫度166度
廣東大型PU合成革廠家,現場管徑DN150,出油溫度215度
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