从图3中可以看到不同区域温度差异明显,最高温度与最低温度之差为0.9K。当使用单只温度传感器测量管道平均温度时,由于安装位置不同,会导致的测温结果出现明显的不同。假设楼栋进口处的管道温度分布和楼栋出口处的管道温度分布基本相同,则两只温度传感器的安装位置如果不相同也可能带来误差。测温位置前面的管道条件,流动状态,都会影响管道中温度分布,进口管道的温度分布还可能和出口管道的温度分布还存在不同,最理想的是在管道中布置多只温度传感器测量管道的平均温度。
对于管道温度分布差异带来的影响,为了给一个比较直观的概念,举一个例子。假设T进口的误差为+0.3℃和T出口的误差为-0.6℃,在20度温差条件下,误差为4.5%;在10度温差条件下,误差为9%。在很多供暖系统中,总表的温差并不大,一般为20℃至30℃。对于一些地板采暖的项目温差更低,甚至仅为2℃,相应的影响会更大。
楼栋进口压力和出口压力的差异,带来了总表的计量误差
讨论热量值的计算方法有焓值法和K系数法,两者是等效的,以下按照焓值法进行讨论。
焓值法热量的计算公式为:
焓值是温度和压力的函数。由于户用表的进口压力和出口压力的差值不大,所以户用表采用同样压力下不同温度的焓值,带来的影响不大。对于总表可能出现一些问题。
例如:总表楼栋进口压力为0.81MPa,温度为42℃;楼栋出口压力为0.66MPa,温度为40℃,则引入误差1.6%。
水质的影响
供暖系统中,在锅炉及附属设备安装,管道的焊接以及热交换器的安装过程中,许多杂质会留在供热系统中,这些杂质可能是焊渣,砂砾石及铁氧化物。供暖水中还可能包括石灰,淤泥、氯化物及硫化物等杂质。供暖系统运行一段时间后,供暖水和系统某些部件发生化学反应也可能形成某种化合物,如碳酸钙、氧化铁、氢氧化铁、氧化铜、硫化铜、磷酸钙。对于这些杂质的影响,我们从流量和热量计量两个方面来进行分析。
从流量计量角度进行分析
在超声波流量计量过程中,超声波从接收换能器发出,经过在介质中的传播过程后,到达接收换能器。直接采用带有声速的流速计算公式,带来的影响是明显的。带有声速的流速计算公式如下:
介质声速在热量表产品的设计,制造,检验过程中,均采用纯净水的声速。纯水声速与含有杂质的水的声速的差异,导致在实际热量表工作过程中出现明显的偏差。
改进的流速计算公式,通过数学变换,使得公式中已经不直接含有声速了。改进的流速计算公式的推导过程如下:
在实际工作中存在的问题是逆流和顺流时间的精确测量,需要修正,在操作上存在困难。
一种可以降低声速带来影响的方式是采用频差法。频差法计算公式如下:
以看到使用频差法,影响较小。
水质较差时,在流量计的管壁和换能器表面可能结垢,这将造成计量的不准确。具体的影响量的大小与换能器的安装,结构,激励的方式等因素有关。通过在液体流量装置上进行标定,可以确定示值误差的变化量,供实际使用中参考。
从热量计量角度分析
从公式(3)中可以看到热量计算需要用到介质的焓值。由于水中含有各种杂质,供暖水的焓值是水和各种杂质的焓值的和。下表列出了各种杂质的焓值。