МИ 2412-97 ГСИ. Водяные системы теплоснабжения. Уравнения измерений тепловой энергии и количества теплоносителя

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;
0 и 1 - моменты времени, соответствующие началу ( 0) и окончанию ( 1) 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 определяют по соответствующим уравнениям, а интегралы заменяют на суммы.
Энтальпию h и плотность теплоносителя определяют по уравнениям, приведенным в справочном приложении. Допускается в обоснованных случаях определять энтальпию h и плотность 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 0 до 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 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 определяют по формуле:

(П.1)

где: - плотность воды. кг/м3;
- приведенная температура воды, равная =(t+273.15)/647.14;
t - температура воды, С;
- приведенное абсолютное давление, равное
...