МИ 2412-97 Рекомендация. Государственная система обеспечения единства измерений. Водяные системы теплоснабжения. Уравнения измерений тепловой энергии и количества теплоносителя
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
КОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ , МЕТРОЛОГИИ И СЕРТИФИКАЦИИ
(ГОССТАНДАРТ РОССИИ)
|
ВСЕРОССИЙСКИЙ Утверждено |
ВСЕРОССИЙСКИЙ Утверждено |
РЕКОМЕНДАЦИЯ
ГОСУДАРСТВЕННАЯ
СИСТЕМА
ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЕДИНСТВА ИЗМЕРЕНИЙ
ВОДЯНЫЕ СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ
УРАВНЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ
ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ И КОЛИЧЕСТВА ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ
МИ 241 2-97
|
Государственная система обеспечения единст в а измерений Водяные системы теплоснабжения Уравнения измерений тепловой энергии и количества теплоносителя |
МИ 2 41 2-97 |
Введена в действие с 01.09.1997 г.
Настоящая рекомендация устанавливает уравнения измерений те п лов ой 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 явля ю тся 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 у четом или без учета тепловой энергии холодной воды.
1.3. При измерен и и тепловой энергии и колич ества теплоносителя применяют регламентированные в нормативно-техниче ских документах (НТ Д) методы измере ний расхода, количества, температуры и давления теплоносителя.
1.4. Те пл офизи чески е 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 указанн ых уравнений обуславливает методическую погрешность, которую необходимо оц енивать при утв ержд ен ии 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 обрат н ом 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 ( m 1 = m 2 = m ) , Q
(2.4)
где Q - выражена в МД ж;
m 1 и m 2 - массовый расход теплоносителя, соответственно, в подающем и обратном трубопроводах, т/ч;
h 1 , h 2 и h хв - энтальпия теплоносителя, соответственно, в подающем, обратном трубопроводах и трубопроводе холодной воды, кДж / кг;
τ0, и τ1 - моменты времени, соответствующие началу (τ0 ) и окончанию (τ1 ) 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 Р теплоносителя.
2.3. Тепловую э нергию на источнике тепловой энергии, имеющем несколько подающих и обратных труб опроводов 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 неравенст в е 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 ( m 1 - m 2 = m ), Q
(2.8)
г де h хв - э нт ал ьпия холодной воды на источнике тепловой энергии;
остальные обозначения т е же, что в п . 2.2, но для потребляющ ей установки.
2.5. Тепловую энергию , содержащуюся в теплоносителе, прошедшем по любому единичному (одному) трубопроводу или однотрубной системе, Q ед. , определяют по формуле
(2.9)
г де m ед. и h ед. - соответственно , массовый расход и энтальпия теплоносителя в любом единичном (одном) трубопроводе, независимо от е го назначения;
h хв - 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 ; Q ед. с вычитанием из них тепловой энергии холодной воды, представленной интегралами, содержащими сомножитель h хв при условии, что расход холодной воды равен разности расходов ( m 1 - m 2 ).
При этом в формулах ( 2.5 ... 2.7; 2.9) h хв может быть определена по принятой в установленном порядке температуре холодной воды t хвп при услови и оценки погрешности, обусловлен ной отклонением принятой температуры t хвп от действительной температуры холодной t хв .
При измерении величины Q и Q ед. без искл ю чения 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 подин тег рал ьн ое выражение которых входит сомножитель h хв .
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, пр и необходимости учета тепловой энергии холодной воды она может быть определена отдельно, например, как произведение принятого в установленном порядке среднего значения энтальпии холодной воды на ис точнике тепловой энергии, на массу отобранной из системы воды. При этом 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 тепл о вой 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 массо в ых расходов ( m 1 - m 2 ) может быть заменена на другие равные массо в ые расходы или сумму расходов, например, на расходы подпитки, горячего водоснабж е ния. При этом должна быть оценена погрешность, обусловленная такой заменой.
2.9. В случае измерения объем н ого расхода q массовый расход m определяют по формуле
m = 10-3 q · p, (2.12)
где р - плотность теплоносителя, кг/м 3 ;
q - объемный расход теплоносителя, м3/ч.
Плотность р теплоносителя определя ю т по НТ Д, указанным в п. 1.4 настоящей рекомендации, в соответствии с температурой и давлением теплоносителя.
2.10. Допускается при определении тепловой энергии п одинт ег рал ьн ое выражение m 1 ( h 1 - h 2 ) заменять на выражение q 1 Kt ( t 1 - t 2 ),
где m 1 ; q 1 - массовый и объемный расходы в 1 - ом трубопроводе, м3 /ч;
Kt - тепловой коэффициент по международной рекомендации М О ЗМ R 75 или другой НТД, утвержденной в установленном порядке, М Дж/ м3 · °С;
t 1 и t 2 - значения температур в подающем и обратном трубопроводах.
В этом случае оценивают методическую погрешность, обусловленную отличием q 1 Kt ( t 1 - t 2 ) от m 1 ( h 1 - h 2 ) при различных значениях температур t 1 , t 2 и давлениях P 1 , P 2 теплоносителя.
2 .1 1. Р егламентированные 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 погре ш ност и должны быть представлены с учетом влияния измеряемых (определяемых) расхода, температуры, давления, энтальпии, плотности теплоносителя на результат измерений тепловой энергии.
2. 1 3. 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 р определяют по соответствующим уравнениям , а интегралы заменяют на суммы.
Энтальпию h и плотность р теплоноси т еля определяют по уравнениям, приведенны м в справочном приложении. Допускается в обоснованных случаях определять энтальпию h и плотность р те п лоносит еля по другим уравн ениям, утвержденным в установленном порядке, имеющим оценки погрешности по сравнению с данными ГСССД.
Интегралы заменяют на соответствующие суммы, например
заменя ю т
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;
h i - энтальпия теплоносителя, соо т ветст вующ ая i -му интервалу времени;
n - количество интервалов времени, соответствующее времени измерен и я тепловой энергии от τ 0 до τ 1 .
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 рассма т ривает ся при утверждении типа средства измерений и (или) аттестации (утверждения) методики выполнения измерений.
Приложение
справочное
УРАВНЕНИЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛОТНОСТИ И ЭНТАЛЬПИИ ВОДЫ
1. Общие положени я.
1.1 . В настоящем приложении приведены уравнения определения плотности (кг /м 3 ) и энтальпии (кД ж/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 (ВНИ Ц СМ В) 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 МП а.
1 .4 . Оценка погрешности уравнений приведена относительно данных ГСССД для всего диапазона изменений температуры (за исключением значения °С) и абсолютного давления.
2. У равнения.
2 .1. Плотность ρ определяют по формуле:
( П.1)
где: ρ - плотность воды, кг /м3 ;
τ - приведенная температура воды, равная τ = ( t + 273,15 ) / 647,14 ;
t - температура воды, °С;
π - приведенное абсолютное давление, равное π = Р / 22,0 64;
Р - абсолютное давление, МП а.
Средне к вад рати ческ ая оценка относительн ой погрешности уравнения σ не выходит за пределы: ±0,025 %.
Максимальное значение относительной погрешности уравнения δ не выходит за пределы: ±0,10 %.
2. Энтальпию h воды определяют по форму л е:
( П.2)
где h - энтальпия воды , кДж/кг .
Остальные обоз н ачения те же, что в формуле ( П.1).
Средне кв ад рати ческ ая оценка относительной погрешн ости уравнения σ не выходит за пределы: ±0,07 %.
Максимальное значение относительной погрешности уравнения δ 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 ρ, кг/м 3 , и относительной погрешности δ, % |
Значения энтальпии, кДж/кг , и относительной погрешности δ, % |
|||||
|
t , °С |
Р, МП а |
ГСССД |
Фо рм ул а П.1 |
δ, % |
ГСССД |
Фо рмул а П.2 |
δ, % |
|
25 |
0,101325 |
997, 11 |
997,73 |
- 0,06 |
104,84 |
104,84 |
0 |
|
0,5 |
997,24 |
997,89 |
-0,07 |
105,21 |
105,21 |
0 |
|
|
1,0 |
997,45 |
998 ,1 0 |
-0,07 |
105,67 |
1 05,68 |
-0,01 |
|
|
50 |
0,101325 |
988,04 |
988,24 |
-0,02 |
209,40 |
209,40 |
0 |
|
0,5 |
988,20 |
988,43 |
-0,02 |
209,75 |
209,75 |
0 |
|
|
1,0 |
988,43 |
988,68 |
-0,03 |
210, 1 8 |
210,18 |
0 |
|
|
75 |
0,10 1 325 |
974,87 |
974,8 8 |
0 |
3 1 4,01 |
3 1 4,1 5 |
- 0,04 |
|
0,5 |
975,04 |
975,08 |
0 |
314,33 |
31 4,47 |
-0,04 |
|
|
1 , 0 |
975,27 |
975,3 6 |
- 0,01 |
314,73 |
3 1 4,87 |
- 0,04 |
|
|
100 |
0,101325 |
958,12 |
958,57 |
- 0,05 |
419,06 |
419,16 |
-0,02 |
|
0,5 |
958,58 |
958,76 |
- 0,02 |
419,3 6 |
419,45 |
-0,02 |
|
|
1,0 |
958,82 |
958,99 |
-0,02 |
419,74 |
419,83 |
-0,02 |
|
|
150 |
0,5 |
917,07 |
9 1 7,30 |
- 0,01 |
632 , 3 |
631,78 |
+0,08 |
|
1,0 |
917,36 |
917,55 |
-0,02 |
632,6 |
632,11 |
+0,08 |
|
СОДЕРЖАНИЕ
|
1. Общие положения . 1 2. Уравнения измерений . 1 Приложение Уравнения определения плотности и энтальпии воды .. 4 |