ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ, МЕТРОЛОГИИ И СЕРТИФИКАЦИИ
(ГОССТАНДАРТ РОССИИ)
|
ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ МЕТРОЛОГИЧЕСКОЙ СЛУЖБЫ (ВНИИМС)
Утверждено 27.02.97 |
|
ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ МЕТРОЛОГИИ ИМ. ДИ.МЕНДЕЛЕЕВА (ВНИИМ ИМ. ДИ.МЕНДЕЛЕЕВА)
Утверждено 25.02.97 |
РЕКОМЕНДАЦИЯ
Государственная система обеспечения единства измерений
Водяные системы теплоснабжения
Уравнения измерений тепловой энергии и количества теплоносителя
МИ 2412-97
Группа Т80
Введена в действие с 01.09.1997 г.
Настоящая Рекомендация устанавливает уравнения измерений тепловой энергии и количества теплоносителя при проведении учета их отпуска и потребления в водяных системах теплоснабжения.
Рекомендация предназначена для использования при разработке средств измерений, методик выполнения измерений и схем узлов учета тепловой энергии и теплоносителя.
1. Общие положения
1.1. Рекомендация охватывает измерения (определения) величин, которые являются исходными для осуществления учета тепловой энергии и теплоносителя при взаиморасчетах энергоснабжающей организации с потребителем.
1.2. При измерении тепловой энергии применяют косвенные измерения, при которых тепловую энергию определяют на основании измерений расхода (массового или объемного) или количества (массы или объема) теплоносителя, температуры и давления теплоносителя.
Давление теплоносителя допускается не измерять при условии оценки возникающей из-за этого погрешности. В этом случае тепловую энергию определяют с учетом принятого в установленном порядке для измерений значения давления теплоносителя.
Измерение тепловой энергии может осуществляться с учетом или без учета тепловой энергии холодной воды.
1.3. При измерении тепловой энергии и количества теплоносителя применяют регламентированные в нормативно-технических документах (НТД) методы измерений расхода, количества, температуры и давления теплоносителя.
1.4. Теплофизические свойства теплоносителей принимают соответствующими НТД ГСССД или другим утвержденным в установленном порядке нормативным документам, регламентирующим эти свойства.
2. Уравнения измерений
2.1. Приведенные уравнения являются исходными для разработки алгоритмов измерений, применяемых в средствах измерений, методиках выполнения измерений и схемах узлов учета тепловой энергии. Отклонение от указанных уравнений обусловливает методическую погрешность, которую необходимо оценивать при утверждении типа средств измерений тепловой энергии, аттестации конкретных методик выполнения измерений и проектировании узлов учета тепловой энергии.
2.2. Тепловую энергию на источнике тепловой энергии по каждому выводу (двухтрубной магистрали) определяют по следующим формулам:
тепловая энергия, отпущенная источником тепловой энергии, при неравенстве расходов теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах, Q, (по одной из формул)
;
(2.1)
;
(2.2)
;
(2.3)
тепловая энергия, отпущенная источником тепловой энергии при равенстве расходов теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах (m1=m2=m), Q
;
(2.4)
где Q - выражена в МДж;
m1 и m2 - массовый расход теплоносителя, соответственно в подающем и обратном трубопроводах, т/ч;
h1, h2, hхв - энтальпия теплоносителя, соответственно в подающем, обратном трубопроводах и трубопроводе холодной воды, кДж/кг;
t0 и t1 - моменты времени, соответствующие началу (t0) и окончанию (t1) интервала времени измерения тепловой энергии, ч.
Энтальпию h=f(t, P) теплоносителя определяют по НТД, указанным в п.1.4. настоящей Рекомендации, в соответствии с температурой t и давлением P теплоносителя.
2.3. Тепловую энергию на источнике тепловой энергии, имеющем несколько подающих и обратных трубопроводов и несколько трубопроводов холодной воды, определяют по формулам (2.1)...(2.4), заменив интегралы на соответствующие суммы интегралов. Суммирование интегралов проводят по всем одноименным трубопроводам.
2.4. Тепловую энергию у потребителя по каждому вводу определяют по следующим формулам:
тепловая энергия, полученная потребителем на все виды тепловых нагрузок при неравенстве расходов теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах, включая утечки теплоносителя, Q
;
(2.5)
; (2.6)
; (2.7)
тепловая энергия, полученная потребителем при равенстве расходов теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах (m1=m2=m), Q
;
(2.8)
где hхв - энтальпия холодной воды на источнике тепловой энергии;
остальные обозначения те же, что в п.2.2, но для потребляющей установки.
2.5. Тепловую энергию, содержащуюся в теплоносителе, прошедшем по любому единичному (одному) трубопроводу или однотрубной системе, Qед, определяют по формуле
;
(2.9)
где mед и hед - соответственно массовый расход и энтальпия теплоносителя в любом единичном (одном) трубопроводе, независимо от его назначения;
hхв - энтальпия холодной воды на источнике тепловой энергии.
2.6. По формулам (2.1...2.3; 2.5...2.7 и 2.9) измеряют величины Q; Qед с вычитанием из них тепловой энергии холодной воды, представленной интегралами, содержащими сомножитель hхв, при условии, что расход холодной воды равен разности расходов (m1-m2).
При этом в формулах (2.5...2.7; 2.9) hхв может быть определена по принятой в установленном порядке температуре холодной воды tхвп при условии оценки погрешности, обусловленной отклонением принятой температуры tхвп от действительной температуры холодной воды tхв.
При измерении величин Q и Qед, без исключения из них тепловой энергии холодной воды, указанные величины следует определять по формулам (2.1...2.3; 2.5...2.7 и 2.9), опуская интегралы, в подынтегральное выражение которых входит сомножитель hхв.
В последнем случае уменьшается погрешность измерений тепловой энергии за счет исключения погрешности измерений тепловой энергии холодной воды и такие измерения являются предпочтительными. В этом случае, при необходимости учета тепловой энергии холодной воды, она может быть определена отдельно, например, как произведение принятого в установленном порядке среднего значения энтальпии холодной воды на источнике тепловой энергии на массу отобранной из системы воды. В этом случае должна быть оценена погрешность определения тепловой энергии холодной воды.
2.7. Количество теплоносителя (на источнике тепловой энергии и у потребителя) определяют по следующим формулам:
масса воды, прошедшей по любому единичному трубопроводу, Мед
;
(2.10)
масса теплоносителя, отобранного из тепловой сети или от источника тепловой энергии (невозвращенного на источник тепловой энергии или в тепловую сеть), Мот
;
(2.11)
2.8. В формулах (2.1...2.3; 2.5...2.7; 2.9; 2.11) разность массовых расходов (m1-m2) может быть заменена на другие равные массовые расходы или сумму расходов, например, на расходы подпитки, горячего водоснабжения. При этом должна быть оценена погрешность, обусловленная такой заменой.
2.9. В случае измерения объемного расхода q массовый расход m определяют по формуле
m = 10-3 q · p, (2.12)
где p - плотность теплоносителя, кг/м3;
q - объемный расход теплоносителя, м3/ч.
Плотность р теплоносителя определяют по НТД, указанным в п. 1.4 настоящей Рекомендации, в соответствии с температурой и давлением теплоносителя.
2.10. Допускается при определении тепловой энергии подынтегральное выражение m1 (h1-h2) заменять на выражение
q1 · Kt (t1-t2),
где m1; q1 - массовый и объемный расходы в 1-ом трубопроводе, м3/ч;
Kt - тепловой коэффициент по международной рекомендации МО3М R75 или другой НТД, утвержденной в установленном порядке, МДж/м3 × °С;
t1 и t2 - значения температур в подающем и обратном трубопроводах.
В этом случае оценивают методическую погрешность, обусловленную отличием q1 · Kt (t1-t2) от m1 (h1-h2) при различных значениях температур t1, t2 и давлениях P1, P2 теплоносителя.
2.11. Регламентированные в настоящей рекомендации уравнения измерений могут применяться для закрытых, открытых и смешанных систем теплоснабжения. При измерениях в системах с несколькими одноименными трубопроводами суммируют величины, соответствующие одноименным трубопроводам.
2.12. При оценивании погрешности измерений тепловой энергии составляющие погрешности должны быть представлены с учетом влияния измеряемых (определяемых) расхода, температуры, давления, энтальпии, плотности теплоносителя на результат измерений тепловой энергии.
2.13. При реализации уравнений измерений (в средствах измерений, методиках выполнения измерений и схемах узлов учета тепловой энергии и теплоносителя) их, как правило, преобразовывают в соответствии с правилами математики, энтальпию h и плотность r определяют по соответствующим уравнениям, а интегралы заменяют на суммы.
Энтальпию h и плотность r теплоносителя определяют по уравнениям, приведенным в справочном приложении. Допускается в обоснованных случаях определять энтальпию h и плотность r теплоносителя по другим уравнениям, утвержденным в установленном порядке, имеющим оценки погрешности по сравнению с данными ГСССД.
Интегралы заменяют на соответствующие суммы, например
заменяют на 
;
(2.13)
где Qi - тепловая энергия, соответствующая i-му интервалу времени;
Gi - значение массы теплоносителя, прошедшей через трубопровод в течение i-го интервала времени;
hi - энтальпия теплоносителя, соответствующая i-му интервалу времени;
n - количество интервалов времени, соответствующее времени измерения тепловой энергии от t0 до t1.
В этих случаях оценивают погрешность от замены интеграла на соответствующую сумму, и если она существенна, то она указывается в технической документации на средства измерений и (или) методике выполнения измерений.
Вопрос о существенности указанной погрешности рассматривается при утверждении типа средства измерений и (или) аттестации (утверждения) методики выполнения измерений.
Приложение
справочное
УРАВНЕНИЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛОТНОСТИ И ЭНТАЛЬПИИ ВОДЫ
1. Общие положения.
1.1. В настоящем приложении приведены уравнения определения плотности (кг/м3) и энтальпии (кДж/кг) воды по исходным значениям температуры и абсолютного давления (при значениях абсолютного давления более значений давления насыщения).
1.2. Уравнения разработаны во Всероссийском научно- исследовательском центре по сертификации данных сырья, материалов и веществ (ВНИЦ СМВ) Государственной службы стандартных справочных данных (ГСССД) Госстандарта РФ (авторы Козлов А.Д., Кузнецов В.М., Лачков В.И., Мамонов Ю. В.).
1.3. Уравнения справедливы в диапазонах температуры от 0 до 300 °С и абсолютного давления от 0,05 до 30,0 МПа.
1.4. Оценка погрешности уравнений приведена относительно данных ГСССД для всего диапазона изменений температуры (за исключением значения °С)и абсолютного давления.
2. Уравнения.
2.1. Плотность r определяют по формуле:
(П.1)
где: r - плотность воды. кг/м3;
t- приведенная температура воды, равная t=(t+273.15)/647.14;
t - температура воды, °С;
p - приведенное абсолютное давление, равное p = Р/22.064;
Р - абсолютное давление, МПа.
Среднеквадратическая оценка относительной погрешности уравнения d не выходит за пределы: ±0,025%.
Максимальное значение относительной погрешности уравнения d не выходит за пределы: ± 0,10%.
2. Энтальпию h воды определяют по формуле:
(П.2)
где h - энтальпия воды, кДж/кг.
Остальные обозначения те же, что в формуле (П.1).
Среднеквадратическая оценка относительной погрешности уравнения d не выходит за пределы: ±0,07.
Максимальное значение относительной погрешности уравнения d не выходит за пределы ±0,20%
3. Примеры сравнения результатов расчета по формулам и данных ГСССД
3.1. Рассчитанные по формулам значения плотности и энтальпии воды, данные ГСССД и относительные погрешности приведены в таблице.
Таблица
|
Значения температуры t и абсолютного давления Р |
Значения плотности r, кг/м3, и относительной погрешности d, % |
Значения энтальпии, кДж/кг, и относительной погрешности d, % |
|||||
|
t, °С |
Р, МПа |
ГСССД |
Формула П.1 |
d, % |
ГСССД |
Формула П.2 |
d, % |
|
|
0,101325 |
997,11 |
997,73 |
-0,06 |
104,84 |
104,84 |
0 |
|
25 |
0,5 |
997,24 |
997,89 |
-0,07 |
105,21 |
105,21 |
0 |
|
|
1,0 |
997,45 |
998,10 |
-0,07 |
105,67 |
105,68 |
-0,01 |
|
|
0,101325 |
988,04 |
988,24 |
-0,02 |
209,40 |
209,40 |
0 |
|
50 |
0,5 |
988,20 |
988,43 |
-0,02 |
209,75 |
209,75 |
0 |
|
|
1,0 |
988,43 |
988,68 |
-0,03 |
210,18 |
210,18 |
0 |
|
|
0,101325 |
974,87 |
974,88 |
0 |
314,01 |
314,15 |
-0,04 |
|
75 |
0,5 |
975,04 |
975,08 |
0 |
314,33 |
314,47 |
-0,04 |
|
|
1,0 |
975,27 |
975,36 |
-0,01 |
314,73 |
314,87 |
-0,04 |
|
|
0,101325 |
958,12 |
958,57 |
-0,05 |
419,06 |
419,16 |
-0,02 |
|
100 |
0,5 |
958,58 |
958,76 |
-0,02 |
419,36 |
419,45 |
-0,02 |
|
|
1,0 |
958,82 |
958,99 |
-0,02 |
419,74 |
419,83 |
-0,02 |
|
150 |
0,5 |
917,07 |
917,30 |
-0,01 |
632,3 |
631,78 |
+0,08 |
|
|
1,0 |
917,36 |
917,55 |
-0,02 |
632,6 |
632,11 |
+0,08 |