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. Д.И. МЕНДЕЛЕЕВА (ВНИИМ ИМ. Д.И. МЕНДЕЛЕЕВА) Утверждено 25.02.97

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)

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 обуславливает 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 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 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 t_хв.

При измерении величины 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 подинтегральное 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. 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, 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 р - 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 подинтегральное выражение m₁ (h₁ - h₂) заменять на выражение q₁K_t (t₁ - t₂),

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

K_t - тепловой коэффициент по международной рекомендации МОЗМ 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 q₁K_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 р определяют по соответствующим уравнениям, а интегралы заменяют на суммы.

Энтальпию h и плотность р теплоносителя определяют по уравнениям, приведенным в справочном приложении. Допускается в обоснованных случаях определять энтальпию h и плотность р 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 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 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 формуле:

               (П.2)

где h - энтальпия воды, кДж/кг.

Остальные обозначения те же, что в формуле (П.1).

Среднеквадратическая оценка относительной погрешности 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

СОДЕРЖАНИЕ