Версия для печати

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)

РЕКОМЕНДАЦИЯ

ГОСУДАРСТВЕННАЯ СИСТЕМА
ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЕДИНСТВА ИЗМЕРЕНИЙ
ВОДЯНЫЕ СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ
УРАВНЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ
ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ И КОЛИЧЕСТВА ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ

МИ 2412-97

РАЗРАБОТАНА Всероссийским научно-исследовательским институтом метрологической службы (ВНИИМС) и Всероссийским научно-исследовательским институтом метрологии им. Д.И. Менделеева (ВНИИМ им. Д.И. Менделеева)

ИСПОЛНИТЕЛИ Беляев Б.М., к.т.н.; Лисенков А.И., к.т.н., (руководитель темы); Походун А.И., д.т.н.; Мишустин В.И., к.т.н.; Новицкий П.В., д.т.н.; Лачков В.И.; Лупей А.Г.; Малафеев В.А., к.т.н.; Хиж Э.Б.

Одобрена Научно-технической комиссией Госстандарта (протокол от 17 июня 1997 г. № 10)

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, h_хв - 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 h_хв - 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, Q_ед, определяют по формуле

(2.9)

где m_ед и h_ед - соответственно массовый расход и энтальпия теплоносителя в любом единичном (одном) трубопроводе, независимо от его 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 (m₁-m₂).

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 условии оценки погрешности, обусловленной отклонением принятой температуры t_хвп от действительной температуры холодной воды t_хв.

При измерении величин Q и Q_ед, 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 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, 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, М_ед

(2.10)

масса теплоносителя, отобранного из тепловой сети или от источника тепловой энергии (невозвращенного на источник тепловой энергии или в тепловую сеть), М_от

(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 · K_t (t₁-t₂),

где m₁; q₁ - массовый и объемный расходы в 1-ом трубопроводе, м³/ч;

K_t - 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 · K_t (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 Q_i - тепловая энергия, соответствующая i-му интервалу времени;

G_i - значение массы теплоносителя, прошедшей через трубопровод в течение i-го интервала времени;

h_i - 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

23 Октября 2013 г.