МИ 2412-97
ГСИ. Водяные системы теплоснабжения. Уравнения измерений тепловой энергии и количества теплоносителя
МИ 2412-97. ГСИ. Водяные системы теплоснабжения. Уравнения измерений тепловой энергии и количества теплоносителя
ГОСУДАРСТВЕННЫЙКОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ПОСТАНДАРТИЗАЦИИ, МЕТРОЛОГИИ И СЕРТИФИКАЦИИ
(ГОССТАНДАРТРОССИИ)
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
Государственнаясистема обеспечения единства измерений
Водяныесистемы теплоснабжения
Уравненияизмерений тепловой энергии и количества теплоносителя
МИ2412-97
ГруппаТ80
Введенав действие с 01.09.1997 г.
НастоящаяРекомендация устанавливает уравнения измерений тепловой энергии и количестватеплоносителя при проведении учета их отпуска и потребления в водяных системахтеплоснабжения.
Рекомендацияпредназначена для использования при разработке средств измерений, методиквыполнения измерений и схем узлов учета тепловой энергии и теплоносителя.
1.Общие положения
1.1.Рекомендация охватывает измерения (определения) величин, которые являютсяисходными для осуществления учета тепловой энергии и теплоносителя привзаиморасчетах энергоснабжающей организации с потребителем.
1.2. Приизмерении тепловой энергии применяют косвенные измерения, при которых тепловуюэнергию определяют на основании измерений расхода (массового или объемного) иликоличества (массы или объема) теплоносителя, температуры и давлениятеплоносителя.
Давлениетеплоносителя допускается не измерять при условии оценки возникающей из-заэтого погрешности. В этом случае тепловую энергию определяют с учетом принятогов установленном порядке для измерений значения давления теплоносителя.
Измерениетепловой энергии может осуществляться с учетом или без учета тепловой энергиихолодной воды.
1.3. Приизмерении тепловой энергии и количества теплоносителя применяютрегламентированные в нормативно-технических документах (НТД) методы измеренийрасхода, количества, температуры и давления теплоносителя.
1.4.Теплофизические свойства теплоносителей принимают соответствующими НТД ГСССДили 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 схемахузлов учета тепловой энергии. Отклонение от указанных уравнений обусловливаетметодическую погрешность, которую необходимо оценивать при утверждении типасредств измерений тепловой энергии, аттестации конкретных методик выполненияизмерений и проектировании узлов учета тепловой энергии.
2.2. Тепловуюэнергию на источнике тепловой энергии по каждому выводу (двухтрубноймагистрали) определяют по следующим формулам:
тепловаяэнергия, отпущенная источником тепловой энергии, при неравенстве расходовтеплоносителя в подающем и обратном трубопроводах, Q, (по одной из формул)
; (2.1)
; (2.2)
; (2.3)
тепловаяэнергия, отпущенная источником тепловой энергии при равенстве расходовтеплоносителя в подающем и обратном трубопроводах (m1=m2=m),Q
; (2.4)
где Q -выражена в МДж;
m1и m2 - массовый расход теплоносителя, соответственно в подающем иобратном трубопроводах, т/ч;
h1,h2, hхв - энтальпия теплоносителя, соответственно вподающем, обратном трубопроводах и трубопроводе холодной воды, кДж/кг;
t0 и t1 - моменты времени, соответствующие началу (t0) и окончанию (t1) интервала времени измерениятепловой энергии, ч.
Энтальпиюh=f(t, P) теплоносителя определяют по НТД, указанным в п.1.4. настоящейРекомендации, в соответствии с температурой t и давлением P теплоносителя.
2.3. Тепловуюэнергию на источнике тепловой энергии, имеющем несколько подающих и обратныхтрубопроводов 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. Тепловуюэнергию у потребителя по каждому вводу определяют по следующим формулам:
тепловаяэнергия, полученная потребителем на все виды тепловых нагрузок при неравенстверасходов теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах, включая утечкитеплоносителя, Q
; (2.5)
; (2.6)
; (2.7)
тепловаяэнергия, полученная потребителем при равенстве расходов теплоносителя вподающем и обратном трубопроводах (m1=m2=m), Q
; (2.8)
где hхв- энтальпия холодной воды на источнике тепловой энергии;
остальныеобозначения те же, что в п.2.2, но для потребляющей установки.
2.5. Тепловуюэнергию, содержащуюся в теплоносителе, прошедшем по любому единичному (одному)трубопроводу или однотрубной системе, Qед, определяют по формуле
; (2.9)
где mеди hед - соответственно массовый расход и энтальпиятеплоносителя в любом единичном (одном) трубопроводе, независимо от егоназначения;
hхв- энтальпия холодной воды на источнике тепловой энергии.
2.6. Поформулам (2.1...2.3; 2.5...2.7 и 2.9) измеряют величины Q; Qед свычитанием из них тепловой энергии холодной воды, представленной интегралами,содержащими сомножитель hхв, при условии, что расход холодной водыравен разности расходов (m1-m2).
При этом вформулах (2.5...2.7; 2.9) hхв может быть определена по принятой вустановленном порядке температуре холодной воды tхвп при условииоценки погрешности, обусловленной отклонением принятой температуры tхвпот действительной температуры холодной воды tхв.
При измерениивеличин Q и Qед, без исключения из них тепловой энергии холоднойводы, указанные величины следует определять по формулам (2.1...2.3; 2.5...2.7 и2.9), опуская интегралы, в подынтегральное выражение которых входит сомножительhхв.
В последнемслучае уменьшается погрешность измерений тепловой энергии за счет исключенияпогрешности измерений тепловой энергии холодной воды и такие измерения являютсяпредпочтительными. В этом случае, при необходимости учета тепловой энергиихолодной воды, она может быть определена отдельно, например, как произведениепринятого в установленном порядке среднего значения энтальпии холодной воды наисточнике тепловой энергии на массу отобранной из системы воды. В этом случаедолжна 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)
массатеплоносителя, отобранного из тепловой сети или от источника тепловой энергии(невозвращенного на источник тепловой энергии или в тепловую сеть), Мот
; (2.11)
2.8. Вформулах (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 бытьоценена погрешность, обусловленная такой заменой.
2.9. В случаеизмерения 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 ртеплоносителя определяют по НТД, указанным в п. 1.4 настоящей Рекомендации, всоответствии с температурой и давлением теплоносителя.
2.10. Допускается при определениитепловой энергии подынтегральное выражение m1 (h1-h2)заменять на выражение
q1· Kt (t1-t2),
где m1; q1 - массовый иобъемный 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;
t1и t2 - значения температур в подающем и обратном трубопроводах.
В этом случаеоценивают методическую погрешность, обусловленную отличием q1 · Kt (t1-t2)от m1 (h1-h2) при различных значенияхтемператур t1, t2 и давлениях P1, P2теплоносителя.
2.11.Регламентированные в настоящей рекомендации уравнения измерений могутприменяться для закрытых, открытых и смешанных систем теплоснабжения. Приизмерениях в системах с несколькими одноименными трубопроводами суммируютвеличины, соответствующие одноименным трубопроводам.
2.12. Приоценивании погрешности измерений тепловой энергии составляющие погрешностидолжны быть представлены с учетом влияния измеряемых (определяемых) расхода,температуры, давления, энтальпии, плотности теплоносителя на результатизмерений тепловой энергии.
2.13. Приреализации уравнений измерений (в средствах измерений, методиках выполненияизмерений и схемах узлов учета тепловой энергии и теплоносителя) их, какправило, преобразовывают в соответствии с правилами математики, энтальпию h иплотность r определяют посоответствующим уравнениям, а интегралы заменяют на суммы.
Энтальпию h иплотность r теплоносителя определяют поуравнениям, приведенным в справочном приложении. Допускается в обоснованныхслучаях определять энтальпию h и плотность rтеплоносителя по другим уравнениям, утвержденным в установленном порядке,имеющим оценки погрешности по сравнению с данными ГСССД.
Интегралызаменяют 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-гоинтервала времени;
hi- энтальпия теплоносителя, соответствующая i-му интервалу времени;
n - количествоинтервалов времени, соответствующее времени измерения тепловой энергии от t0 до t1.
В этих случаяхоценивают погрешность от замены интеграла на соответствующую сумму, и если онасущественна, то она указывается в технической документации на средстваизмерений и (или) методике выполнения измерений.
Вопрос осущественности указанной погрешности рассматривается при утверждении типасредства измерений и (или) аттестации (утверждения) методики выполненияизмерений.
Приложение
справочное
УРАВНЕНИЯОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛОТНОСТИ И ЭНТАЛЬПИИ ВОДЫ
1. Общие положения.
1.1. Внастоящем приложении приведены уравнения определения плотности (кг/м3)и энтальпии (кДж/кг) воды по исходным значениям температуры и абсолютногодавления (при значениях абсолютного давления более значений давлениянасыщения).
1.2. Уравненияразработаны во Всероссийском научно- исследовательском центре по сертификацииданных сырья, материалов и веществ (ВНИЦ СМВ) Государственной службыстандартных справочных данных (ГСССД) Госстандарта РФ (авторы Козлов А.Д.,Кузнецов В.М., Лачков В.И., Мамонов Ю. В.).
1.3. Уравнениясправедливы в диапазонах температуры от 0 до 300 °С и абсолютного давления от0,05 до 30,0 МПа.
1.4. Оценкапогрешности уравнений приведена относительно данных ГСССД для всего диапазонаизменений 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 - абсолютноедавление, МПа.
Среднеквадратическаяоценка относительной погрешности уравнения dне выходит за пределы: ±0,025%.
Максимальноезначение относительной погрешности уравнения dне выходит за пределы: ± 0,10%.
2. Энтальпию h воды определяют по формуле:
(П.2)
где h -энтальпия воды, кДж/кг.
Остальныеобозначения те же, что в формуле (П.1).
Среднеквадратическаяоценка относительной погрешности уравнения dне выходит за пределы: ±0,07.
Максимальноезначение относительной погрешности уравнения dне выходит за пределы ±0,20%
3. Примерысравнения результатов расчета по формулам и данных ГСССД
3.1.Рассчитанные по формулам значения плотности и энтальпии воды, данные ГСССД иотносительные 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 |