МИ 2412-97

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;

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 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 ρ определяют по соответствующим уравнениям, а интегралы заменяют на суммы.

Энтальпию h и плотность ρ теплоносителя определяют по уравнениям, приведенным в справочном приложении. Допускается в обоснованных случаях определять энтальпию h и плотность ρ 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 τ0 до τ1.

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 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/22.064;

Р - абсолютное давление, МПа.

Среднеквадратическая оценка относительной погрешности уравнения δ не выходит за пределы: ±0,025%.

Максимальное значение относительной погрешности уравнения δ 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 δ 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/м3, и относительной погрешности δ, %

Значения энтальпии, кДж/кг, и относительной погрешности δ, %

t, ?С

Р, МПа

ГСССД

Формула П.1

δ, %

ГСССД

Формула П.2

δ, %

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