暖气水 采暖水流量计

暖气水 采暖水流量计 

涡街流量计主要用于工业管道介质流体的流量测量,如气体、液体、蒸气等多种介质。其特点是压力损失小,量程范围大,精度高,在测量工况体积流量时几乎不受流体密度、压力、温度、粘度等参数的影响；无可动机械零件，因此可靠性高,维护量小；仪表参数能长期稳定。涡街流量计采用压电应力式传感器,可靠性高，可在-20℃～+350℃的工作温度范围内工作，有模拟标准信号,也有数字脉冲信号输出，容易与计算机等数字系统配套使用,是一种比较先进、理想的流量仪表。 

工作原理：

涡街流量计是基于卡门涡街原理，通过探头检测出漩涡分离频率计算出流量并在信号变送器中转换成相应的脉冲或电流信号输出。

主要特点：

•精度较高，液体测量精度为±1.0%；气体测量精度为±1.5%
•压损小，约为孔板流量计的1/4，属于节能流量仪表
•安装方式灵活，可水平，垂直和不同角度倾斜安装
•采用消扰电路和抗震动传感头，具有一定抗坏境震动性能
•无可动部件，仪表寿命长

技术参数：

流量范围：

注：表中（300）—（1000）口径为插入式。

采暖水流量计1：

采暖水流量计2：

150℃水温热水流量标准装置的热力计算：

CJJ 34—2010《城镇管网供热管网设计规范》要求安装于一级供热管网上的流量计运行水温高于110℃。为了能够给运行介质为过热水的流量计提供测试条件, 山东省计量科学研究院自行研制了一套运行温度高到150℃的热水流量标准装置, 检测口径为DN50-DN100。通过对150℃水温热水流量标准装置进行热力计算, 确认了装置需要设定的安全压力值和溢流罐容量;对装置选用的螺旋板式换热器进行正确选型, 避免了质量法检测过程中过热水大量汽化带来的误差。

CJJ 34—2010《城镇管网供热管网设计规范》中, 对以热水为供热介质的管网有如下要求:“以热电厂或大型区域锅炉为热源时, 设计供水温度可取110℃~150℃, 回水温度不应高于70℃”。故安装于一级供热管网上的hualu/华陆流量计要求的运行水温高于110℃。目前, 国内没有流量装置能够提供超过100℃水温的测试条件。为了解决这个问题, 我院自行研制了一套运行温度高到150℃的热水流量标准装置, 检测口径为DN50-DN100, 用于检测安装于一级供热管网的热水流量计。对于保证流量计的计量准确性, 提高产品质量, 保障供热单位与用热单位的合法利益具有非常重要的意义。

1 150℃水温热水流量标准装置

150℃水温热水流量标准装置采用质量法与标准表法两种方法进行流量测量, 原理如图1所示。装置采用电子秤作为主标准器, 电磁流量计作为标准表。装置包含一个10m3的高温储水罐, 工作前首先对高温罐中的水进行加热, 使其达到预设的水温。工作时, 高温水泵将高温罐中的水打入检测回路, 通过标准表或者电子称对被检表进行检测。质量法检测过程中, 100℃以上的过热水通过一个螺旋板式换热器迅速冷却至80℃以下, 才能进入到称量容器, 通过电子称进行称量, 从而避免过热水大量汽化带来的误差。

2 高温储水罐加热过程分析

装置配置一个10m3的高温储水罐, 工作前先对罐内的常温水进行加热, 使其达到预设水温。热力计算以130℃水温为设定目标, 高温罐内介质水的升温有两个过程, 常压加热过程和定容加热过程。

2.1 常压加热过程

设定V=10m3高温储水罐内初始水温为20℃, 水温升高到100℃的过程是常压加热过程。

20℃时, 水的密度为ρ20=998.2336kg/m3;100℃时, 水的密度为ρ100=958.386kg/m3。

10m3水由20℃加热到100℃的膨胀量ΔV: 

高温储水罐需配置容量大于416L的溢流罐。

2.2 定容加热过程

将10m3常压下100℃的饱和水加热至130℃, 是定容加热过程。100℃时, 常压下的饱和水的比体积ν'=0.00104344m3/kg。

定容加热过程忽略不锈钢高温储水罐的热膨胀, 高温储水罐中水的质量不变, 体积不变, 比体积不变, ν'=0.00104344m3/kg。根据水和水蒸气热力性质图表[1]中的数据, 拟合出定容加热过程中, 未饱和水温度和压力关系曲线, 如图2所示。并根据图2中曲线插值计算得到130℃未饱和水对应压力:p=49.2MPa

2.3 措施

由于高温储水罐加热过程中会产生超过400L的体积膨胀, 系统配置一个溢流罐, 容积为2m3, 定压加热常温水至100℃, 然后关闭泄压阀定容加热至130℃。

在定容加热过程中, 压力会急剧增大, 存在危险因素。由于130℃的饱和水对应的饱和压力为0.27MPa, 为达到130℃水温的设定目标, 泄压阀压力设定为0.3MPa。同时为保证系统安全, 装置安全阀设定压力0.5MPa, 确定系统高温储水部分如图3所示。

3 过热水快速冷却过程的热力计算

质量法检测过程中, 超过100℃的过热水直接通过电子称称量, 过热水的大量汽化会直接影响检测结果, 无法保证检测结果的准确。工作时, 需要将超过100℃的过热水迅速冷却至80℃以下, 从而避免过热水大量汽化带来的误差。

3.1 基本参数

装置采用一台螺旋板式换热器, 对试验中的过热水进行迅速冷却, 换热介质为1000m3常温水 (来源于DN50-DN600水流量标准装置地下水池) 。螺旋板式热交换器的参数如表1所示, 冷热流体的热物理参数如表2。

1) 传热量Q2) 冷却水出口温度t″2

3) 流道的当量直径d1

4) 雷诺数Re及普朗特数Pr

5) 换热系数α

6) 总传热系数K

换热介质为常温水, 换热器材质为碳钢, 导热系数λ=50.24W/ (m2·K) , 污垢热阻取r1=r2=0.00017 (m2·K) /W, 则

7) 平均温差Δtm

3.3 计算结果

经过以上计算

换热器与换热介质提供的换热量:

大于过热水冷却需要的换热量:

则该螺旋板式换热器能够将流量为60m3/h, 130℃的过热水降至80℃。

根据以上同样的计算方法, 可以计算出该螺旋板式换热器能够将流量为60m3/h, 130℃的过热水降至55℃。

使用该螺旋板式换热器, 将高温储水罐内130℃、10m3的过热水全部降至55℃, 换热介质 (来源于DN50-DN600水流量标准装置地下水池内1000m3常温水) 的温升为0.76℃, 可以忽略。4 结论

通过对150℃水温热水流量标准装置的高温储水罐加热过程和过热水冷却过程进行热力计算, 得出:1) 高温储水罐加热过程中会出现溢流, 系统需合理配置溢流水箱容量;2) 根据目标水温调节自动泄压阀的压力;3) 装置必须配置安全阀, 并且合理调节安全阀压力;4) 装置必须安装合适的换热器, 将过热水迅速冷却, 避免过热大量汽化对检测结果的影响, 5) 必须有足够的换热介质, 从而避免换热介质的温升过大。

热力计算验证了该150℃水温热水流量标准装置, 设计原理正确可行, 为我国同类型装置提供了新的设计思路。