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科普超聲波熱量表的工作原理
返回列表 來源: 發(fā)布日期: 2020.08.25

節(jié)能環(huán)保是一項大工程,為降低建筑供暖能耗,促進供熱節(jié)能,我國北方地區(qū)不斷推進供熱供暖體質(zhì)改革,將傳統(tǒng)的按建筑面積收取熱費改為按用熱量收費,從而利用經(jīng)濟杠桿鼓勵用戶節(jié)能,部分省市地區(qū)將熱量表作為熱計量的主要手段。本文將科普在供熱供暖事業(yè)中應(yīng)用頗為廣泛的的超聲波熱量表的工作原理。

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一、從構(gòu)造看超聲波熱量表的工作原理

超聲波熱量表是由流量傳感器、微處理器和配對溫度傳感器及顯示和通信等幾部分組成的。配對溫度傳感器用于測量水溫,超聲波流量傳感器用于測量流過的流體體積。其中,超聲波流量傳感器及微處理器組成的流量測量系統(tǒng),是超聲波熱量表的核心。微處理器相當(dāng)于是超聲波熱量表的“大腦”,不論是對流量信號、溫度信號進行積分運算,還是對整個測量過程進行時序控制,都是微處理器的功勞。超聲波熱量表上的液晶屏主要用于顯示數(shù)據(jù),不少超聲波熱量表可選擇配備通信模塊與遠程抄表設(shè)備,進行數(shù)據(jù)通信。

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二、超聲波熱量表的工作原理和推導(dǎo)計算公式

以時差法測量為例子,一般測量時用一對超聲波換能器直接安裝在管段通道兩端,管道內(nèi)反射柱鏡面成 45°角固定于管道中軸線,管段的內(nèi)直徑為 D,超聲波行走的路徑長度為 L 總 (L 總 =D/2+L+D/2)。超聲波在靜態(tài)水中傳播速度為 c,水流速度為 V0,順流傳播時間為 t1,逆流傳播時間為 t2,所以有:

 圖片1

由于在實際中c?V0,可以得到:

圖片2

在實際中,我們需要對 V 乘以修正系數(shù) K 進行修正。液體流速在管道中的實際流場可分為層流、過度流和紊流,而這三種流場的狀態(tài)是由雷諾數(shù)決定的。雷諾數(shù) Re 的計算公式為:

圖片3

液體的動力黏滯系數(shù) μ 和液體的密度 ρ 還與管道中液體的壓力和液體的溫度有關(guān),在已知管道中液體的壓力和液體的溫度后,便可通過查表獲得液體的動力黏滯系數(shù)μ和液體的密度 ρ,因此修正系數(shù) K 的大小也必須由雷諾數(shù) Re決定。

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三、超聲波熱量表的工作原理與補償設(shè)置

1、流量補償

每種口徑的熱量表進行流量全量程的流量補償,以確保熱量表在不同溫度下的準(zhǔn)確度。超聲波熱量表的流量準(zhǔn)確度受基表的影響很大,而且流場曲線并不是線性變化,測量計算時分段線性擬合,并需要針對基表和換能器部分的參數(shù)進行嚴(yán)格配對,對熱量表全量程進行流量補償。

2、溫度補償

溫度是對超聲波熱量表流量測量影響的主要因素。水溫會影響超聲波聲速的變化,會使水表產(chǎn)生膨脹進而影響截面積、聲程等。為補償這些變化,超聲波熱量表的在設(shè)計與制造中也會增加溫度補償。

與機械式熱量表相比,超聲波熱量表沒有活動機械部件,從原理上講,其壓損小于機械式熱量表。而作為測量儀器,超聲波熱量表對機加工誤差、部件誤差、人工裝配誤差等每個單項要求很高。以上就是關(guān)于超聲波熱量表的工作原理的全部內(nèi)容,如果對計量儀器感興趣,歡迎關(guān)注蘇州三泰測控,獲取更多儀器儀表新資訊!

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