Г. И. Сичев
Началник отдел Разходомери
Spirax-Sarco Engineering LLC

Свойства на водната пара
Проблеми с измерването на потока

Ултразвукови разходомери
Вихрови измервателни уреди
Други видове разходомери

Точността на измерване на дебита на пара зависи от редица фактори. Един от тях е степента на неговата сухота. Често този индикатор се пренебрегва при избора на измервателни уреди и напълно напразно. Факт е, че наситената мокра пара по същество е двуфазна среда и това причинява редица проблеми при измерването на нейния масов поток и топлинна енергия. Как да решим тези проблеми, ще разберем днес.

Свойства на водната пара

За начало нека дефинираме терминологията и да разберем какви са характеристиките на мократа пара.

Наситената пара е водна пара, която е в термодинамично равновесие с вода, чието налягане и температура са взаимосвързани и се намират на кривата на насищане (фиг. 1), която определя точката на кипене на водата при дадено налягане.

Прегрята пара - водна пара, загрята до температура над точката на кипене на водата при дадено налягане, получена например от наситена пара чрез допълнително нагряване.

Суха наситена пара (фиг. 1) - безцветен прозрачен газ, е хомогенна, т.е. хомогенна среда. До известна степен това е абстракция, тъй като е трудно да се получи: в природата се среща само в геотермални източници, а наситената пара, произведена от парни котли, не е суха - типични стойности на степента на сухота за съвременните котли са 0,95-0,97. Най-често степента на сухота е дори по-ниска. Освен това сухата наситена пара е метастабилна: когато топлината се подава отвън, тя лесно се прегрява, а когато се отделя топлина, тя става наситена с мокро.

Фигура 1. Линия за насищане с водни пари

Мокра наситена пара (фиг. 2) е механична смес от суха наситена пара със суспендирана фина течност, която е в термодинамично и кинетично равновесие с парата. Колебанията в плътността на газовата фаза, наличието на чужди частици, включително тези, носещи електрически заряди - йони, води до появата на кондензационни центрове, които са хомогенни по природа. Тъй като съдържанието на влага в наситената пара се увеличава, например поради загуба на топлина или повишаване на налягането, най-малките водни капчици се превръщат в кондензационни центрове и постепенно нарастват по размер, а наситената пара става хетерогенна, т.е. двуфазна среда (паро-кондензатна смес) под формата на мъгла. Наситената пара, която е газовата фаза на сместа пара-кондензат, пренася част от своята кинетична и топлинна енергия към течната фаза по време на движение. Газовата фаза на потока носи капчици от течната фаза в своя обем, но скоростта на течната фаза на потока е значително по-ниска от скоростта на парната му фаза. Влажната наситена пара може да образува интерфейс, например под въздействието на гравитацията. Структурата на двуфазен поток по време на кондензация на пара в хоризонтални и вертикални тръбопроводи варира в зависимост от съотношението на пропорциите на газовата и течната фаза (фиг. 3).

Фигура 2. PV диаграма на водна пара

Фигура 3. Структура на двуфазен поток в хоризонтален тръбопровод

Естеството на потока на течната фаза зависи от съотношението на силите на триене и гравитационните сили, а в хоризонтално разположен тръбопровод (фиг. 4) при висока скорост на парата, кондензатният поток може да остане филм, както във вертикална тръба, при средно може да придобие спираловидна форма (фиг. 5) , а при нисък филмов поток се наблюдава само на горната вътрешна повърхност на тръбопровода, а непрекъснат поток, в долната се образува "поток".

По този начин, в общия случай, потокът от пара-кондензатна смес по време на движение се състои от три компонента: суха наситена пара, течност под формата на капки в сърцевината на потока и течност под формата на филм или струя върху стените на тръбопровода. Всяка от тези фази има собствена скорост и температура, докато движението на парокондензатната смес причинява относително приплъзване на фазите. В работата са представени математически модели на двуфазен поток в паропровод от мокра наситена пара.

Фигура 4. Структура на двуфазен поток във вертикален тръбопровод

Фигура 5. Спирално движение на кондензата.

Проблеми с измерването на потока

Измерването на масовия дебит и топлинната енергия на влажната наситена пара е свързано със следните проблеми:
1. Газовата и течната фаза на влажната наситена пара се движат с различни скорости и заемат променлива еквивалентна площ на напречното сечение на тръбопровода;
2. Плътността на наситената пара се увеличава с нарастването на нейната влажност, а зависимостта на плътността на мократа пара от налягането при различни степени на сухота е нееднозначна;
3. Специфичната енталпия на наситената пара намалява с увеличаване на съдържанието на влага.
4. Трудно е да се определи степента на сухота на влажната наситена пара в поток.

В същото време увеличаването на степента на сухота на мократа наситена пара е възможно по два добре познати начина: чрез „месене“ на парата (намаляване на налягането и съответно температурата на мократа пара) с помощта на редукционен клапан и отделяне на течната фаза с помощта на парен сепаратор и пароуловител. Съвременните парни сепаратори осигуряват почти 100% изсушаване на мократа пара.
Измерването на дебита на двуфазни среди е изключително трудна задача, която все още не е излязла извън рамките на изследователските лаборатории. Това се отнася особено за сместа пара-вода.
Повечето паромери са високоскоростни, т.е. измерване на дебита на парата. Те включват разходомери с променливо налягане, базирани на дюзови устройства, вихрови, ултразвукови, тахометрични, корелационни, струйни разходомери. Кориолисовите и термичните разходомери, които директно измерват масата на течащата среда, стоят отделно.
Нека да разгледаме как се представят различните видове разходомери при работа с мокра пара.

Разходомери с променливо налягане

Разходомери с променливо налягане, базирани на отвори (диафрагми, дюзи, тръби на Вентури и други локални хидравлични съпротивления) все още са основното средство за измерване на дебита на пара. Въпреки това, в съответствие с подраздел 6.2 от GOST R 8.586.1-2005 „Измерване на дебита и количеството течности и газове чрез метода на спадане на налягането“: Съгласно условията за използване на стандартни стесняващи устройства, контролираната „среда трябва да бъде еднофазен и хомогенен по физични свойства”:
Ако в тръбопровода има двуфазна среда от пара и вода, не се осигурява измерване на дебита на охлаждащата течност с помощта на устройства с променлив спад на налягането с нормализирана точност. В този случай „би могло да се говори за измерена скорост на потока на парната фаза (наситена пара) на потока на мокра пара при неизвестна стойност на степента на сухота“ .
По този начин използването на такива разходомери за измерване на потока на мокра пара ще доведе до ненадеждни показания.
В работата беше извършена оценка на получената методологична грешка (до 12% при налягане до 1 MPa и степен на сухота 0,8) при измерване на мокра пара с разходомери с променлив спад на налягането на базата на стеснителни устройства.

Ултразвукови разходомери

Ултразвуковите разходомери, които се използват успешно при измерване на потока на течности и газове, все още не са намерили широко приложение при измерване на потока на пара, въпреки факта, че някои от техните видове се предлагат в търговската мрежа или са обявени от производителя. Проблемът е, че ултразвуковите разходомери, които прилагат доплеровия принцип на измерване на базата на честотното изместване на ултразвуковия лъч, не са подходящи за измерване на прегрята и суха наситена пара поради липсата на нееднородности в потока, необходими за отражение на лъча, и при измерване на потока скорост на влажна пара, силно подценява показанията поради разликата в скоростите на газовата и течната фаза. Напротив, ултразвуковите разходомери от импулсен тип не са приложими за мокра пара поради отразяването, разсейването и пречупването на ултразвуковия лъч върху водни капки.

Вихрови измервателни уреди

Вихровите измервателни уреди от различни производители се държат различно при измерване на мокра пара. Това се определя както от конструкцията на първичния преобразувател на потока, принципа на откриване на вихри, електронната схема, така и от характеристиките на софтуера. Ефектът на кондензата върху работата на сензорния елемент е основен. В някои проекти „възникват сериозни проблеми при измерване на потока от наситена пара, когато в тръбопровода съществуват както газова, така и течна фаза. Водата се концентрира по стените на тръбата и пречи на нормалното функциониране на сензорите за налягане, монтирани наравно със стената на тръбата. При други конструкции кондензатът може да наводни сензора и да блокира измерването на потока като цяло. Но за някои разходомери това практически не влияе на показанията.
В допълнение, двуфазният поток, падащ върху тялото на блъфа, образува цял спектър от вихрови честоти, свързани както със скоростта на газовата фаза, така и със скоростите на течната фаза (формата на капката на ядрото на потока и филма или струя близо до стената) на мокри наситени пари. В този случай амплитудата на вихровия сигнал на течната фаза може да бъде доста значителна и ако електронната схема не включва цифрово филтриране на сигнала, използвайки спектрален анализ и специален алгоритъм за извличане на "истинския" сигнал, свързан с газа фаза на потока, която е типична за опростените модели на разходомери, след това силно подценяване на потреблението. Най-добрите модели вихрови разходомери имат системи DSP (цифрова обработка на сигнала) и SSP (обработка на спектрален сигнал, базирана на бърза трансформация на Фурие), които не само подобряват съотношението сигнал/шум, подчертават „истинския“ вихров сигнал, но и елиминират влиянието на вибрациите на тръбопровода и електрически смущения.
Въпреки факта, че вихровите разходомери са предназначени да измерват дебита на еднофазна среда, статията показва, че те могат да се използват за измерване на дебита на двуфазна среда, включително пара с водни капки, с известно влошаване на метрологичните характеристики.
Влажната наситена пара със степен на сухота над 0,9 според експериментални изследвания на EMCO и Spirax Sarco може да се счита за хомогенна и поради „маржа“ в точността на разходомери PhD и VLM (±0,8-1,0%), масов дебит и топлинна мощност показанията ще бъдат в границите на грешките, нормализирани в .
Когато степента на сухота е 0,7-0,9, относителната грешка при измерване на масовия дебит на тези разходомери може да достигне десет или повече процента.
Други изследвания, например, дават по-оптимистичен резултат - грешката при измерване на масовия дебит на мокра пара с дюзи Вентури на специална инсталация за калибриране на разходомери на пара е в рамките на ± 3,0% за наситена пара със степен на сухота над 0,84 .
За да се избегне блокирането на сензорния елемент на вихров разходомер, като например сензорното крило, с кондензат, някои производители препоръчват да се ориентира сензорът така, че оста на сензорния елемент да е успоредна на интерфейса пара/кондензат.

Други видове разходомери

Разходомери с променлива диференциал/променлива площ, разходомери с пружинен демпфер и мишени с променлива площ не позволяват измерване на двуфазна среда поради възможно ерозионно износване на пътя на потока по време на движение на кондензата.
По принцип само масови разходомери тип Кориолис биха могли да измерват двуфазни среди, но проучванията показват, че грешките при измерването на разходомери на Кориолис до голяма степен зависят от съотношението на фазовите фракции и „опитите за разработване на универсален разходомер за многофазни среди по-скоро водят до задънена улица." В същото време разходомерите на Coriolis се разработват интензивно и може би скоро ще бъде постигнат успех, но досега на пазара няма такива промишлени измервателни уреди.

Следва продължение.

литература:
1 Райнер Хоенхаус. Колко полезни са измерванията на парата в зоната с мокра пара? // METRA Energie-Messtechnik GmbH, ноември, 2002 г.
2. Ръководство за добри практики Намаляване на разходите за консумация на енергия чрез измерване на пара. // Реф. GPG018, Queen's принтер и контролер на HMSO, 2005 г
3. Коваленко A.V. Математически модел на двуфазен мокър парен поток в паропроводи.
4. Тонг Л. Пренос на топлина при кипене и двуфазен поток.- М.: Мир, 1969.
5. Пренос на топлина в двуфазен поток. Изд. Д. Бътъруърт и Г. Хюит.// М.: Енергия, 1980.
6. Ломшаков A.S. Тестване на парни котли. Санкт Петербург, 1913г.
7. Джеси Л. Йодер. Използване на измервателни уреди за измерване на парния поток// Plant Engineering, - април 1998 г.
8. GOST R 8.586.1-2005. Измерване на потока и количеството течности и газове с помощта на метода на диференциалното налягане.
9. Ковал Н.И., Шарухова В.П. За проблемите на измерването на наситена пара.// UTSSMS, Уляновск
10. Кузнецов Ю.Н., Певзнер В.Н., Толкачев В.Н. Измерване на наситена пара чрез стеснителни устройства // Топлоенергетика. - 1080.- №6.
11. Робищайн Ю.В. За търговското измерване на пара в системи за парно топлоснабдяване.// Сборник от 12-та научно-практическа конференция: Подобряване на измерването на потока течност, газ и пара, - Санкт Петербург: Борей-Арт, 2002.
12. Абаринов, Е. Г., К. С. Сарело. Методологични грешки при измерване на енергията на мокра пара с топломери за суха наситена пара // Измерительная техника. - 2002. - бр.3.
13. Бобровник В.М. Безконтактни разходомери "Днепър-7" за отчитане на течности, пара и нефтен газ. //Търговско счетоводство на енергийни носители. Материали на 16-та международна научно-практическа конференция, Санкт Петербург: Борей-Арт, 2002г.
14. Предавател на парния поток DigitalFlow™ XGS868. N4271 Panametrics, Inc., 4/02.
15. Богуш М.В. Развитие на измерване на вихровия поток в Русия.
16. Инженерна книга с данни III, глава 12, Двуфазови модели на потока, Wolverine Tube, Inc. 2007 г
17. P-683 "Правила за отчитане на топлинна енергия и охлаждаща течност", М.: MPEI, 1995.
18. А. Амини и И. Оуен. Използването на дюзи на Вентури с критичен поток с наситена мокра пара. // Измерване на потока. lnstrum., том. 6, бр. 1, 1995 г
19. Кравченко В.Н., Рикен М. Измервания на разход с помощта на Кориолисови разходомери в случай на двуфазен поток.//Търговско отчитане на енергийни носители. XXIV международна научно-практическа конференция, - Санкт Петербург: Борей-Арт, 2006.
20. Ричард Торн. измервания на потока. CRC Press LLC, 1999 г

Точността на измерване на дебита на пара зависи от редица фактори. Един от тях е степента на неговата сухота. Често този индикатор се пренебрегва при избора на измервателни уреди и напълно напразно. Факт е, че наситената мокра пара по същество е двуфазна среда и това причинява редица проблеми при измерването на нейния масов поток и топлинна енергия. Как да решим тези проблеми, ще разберем днес.

Свойства на водната пара

За начало нека дефинираме терминологията и да разберем какви са характеристиките на мократа пара.

Наситената пара е водна пара, която е в термодинамично равновесие с вода, чието налягане и температура са взаимосвързани и се намират на кривата на насищане (фиг. 1), която определя точката на кипене на водата при дадено налягане.

Прегрята пара - водна пара, загрята до температура над точката на кипене на водата при дадено налягане, получена например от наситена пара чрез допълнително нагряване.

Сухата наситена пара (фиг. 1) е безцветен прозрачен газ, хомогенна е, т.е. хомогенна среда. До известна степен това е абстракция, тъй като е трудно да се получи: в природата се среща само в геотермални източници, а наситената пара, произведена от парни котли, не е суха - типични стойности на степента на сухота за съвременните котли са 0,95-0,97. Най-често степента на сухота е дори по-ниска. Освен това сухата наситена пара е метастабилна: когато топлината се подава отвън, тя лесно се прегрява, а когато се отделя топлина, тя става наситена с мокро:

Фигура 1. Линия за насищане с водни пари

Мокра наситена пара (фиг. 2) е механична смес от суха наситена пара със суспендирана фина течност, която е в термодинамично и кинетично равновесие с парата. Колебанията в плътността на газовата фаза, наличието на чужди частици, включително тези, носещи електрически заряди - йони, води до появата на кондензационни центрове, които са хомогенни по природа. Тъй като съдържанието на влага в наситената пара се увеличава, например поради загуба на топлина или повишаване на налягането, най-малките водни капчици се превръщат в кондензационни центрове и постепенно нарастват по размер, а наситената пара става хетерогенна, т.е. двуфазна среда (паро-кондензатна смес) под формата на мъгла. Наситената пара, която е газовата фаза на сместа пара-кондензат, пренася част от своята кинетична и топлинна енергия към течната фаза по време на движение. Газовата фаза на потока носи капчици от течната фаза в своя обем, но скоростта на течната фаза на потока е значително по-ниска от скоростта на парната му фаза. Влажната наситена пара може да образува интерфейс, например под въздействието на гравитацията. Структурата на двуфазен поток по време на кондензация на пара в хоризонтални и вертикални тръбопроводи варира в зависимост от съотношението на дяловете на газовата и течната фаза (фиг. 3):


Фигура 2. PV диаграма на водна пара

Фигура 3. Структура на двуфазен поток в хоризонтален тръбопровод

Естеството на потока на течната фаза зависи от съотношението на силите на триене и гравитационните сили, а в хоризонтално разположен тръбопровод (фиг. 4) при висока скорост на парата, кондензатният поток може да остане филм, както във вертикална тръба, при средно може да придобие спираловидна форма (фиг. 5) , а при нисък филмов поток се наблюдава само на горната вътрешна повърхност на тръбопровода, а непрекъснат поток, в долната се образува "поток".

По този начин, в общия случай, потокът от пара-кондензатна смес по време на движение се състои от три компонента: суха наситена пара, течност под формата на капки в сърцевината на потока и течност под формата на филм или струя върху стените на тръбопровода. Всяка от тези фази има собствена скорост и температура, докато движението на парокондензатната смес причинява относително приплъзване на фазите. В работата са представени математически модели на двуфазен поток в паропровод от мокра наситена пара.

Фигура 4. Структура на двуфазен поток във вертикален тръбопровод

Фигура 5. Спирално движение на кондензата.

Проблеми с измерването на потока

Измерването на масовия дебит и топлинната енергия на влажната наситена пара е свързано със следните проблеми:
1. Газовата и течната фаза на влажната наситена пара се движат с различни скорости и заемат променлива еквивалентна площ на напречното сечение на тръбопровода;
2. Плътността на наситената пара се увеличава с нарастването на нейната влажност, а зависимостта на плътността на мократа пара от налягането при различни степени на сухота е нееднозначна;
3. Специфичната енталпия на наситената пара намалява с увеличаване на съдържанието на влага.
4. Трудно е да се определи степента на сухота на влажната наситена пара в поток.

В същото време увеличаването на степента на сухота на мократа наситена пара е възможно по два добре познати начина: чрез „месене“ на парата (намаляване на налягането и съответно температурата на мократа пара) с помощта на редукционен клапан и отделяне на течната фаза с помощта на парен сепаратор и пароуловител. Съвременните парни сепаратори осигуряват почти 100% изсушаване на мократа пара.

Измерването на потока на двуфазни среди е изключително трудна задача, която все още не е излязла извън рамките на изследователските лаборатории. Това е особено вярно за сместа пара-вода.

Повечето паромери са високоскоростни, т.е. измерване на дебита на парата. Те включват разходомери с променливо налягане, базирани на дюзови устройства, вихрови, ултразвукови, тахометрични, корелационни, струйни разходомери. Кориолисовите и термичните разходомери, които директно измерват масата на течащата среда, стоят отделно.

Нека да разгледаме как се представят различните видове разходомери при работа с мокра пара.

Разходомери с променливо налягане

Разходомери с променливо налягане, базирани на отвори (диафрагми, дюзи, тръби на Вентури и други локални хидравлични съпротивления) все още са основното средство за измерване на дебита на пара. Въпреки това, в съответствие с подраздел 6.2 от GOST R 8.586.1-2005 „Измерване на потока и количеството течности и газове по метода на спадане на налягането“: Съгласно условията за използване на стандартни ограничителни устройства, контролирани „ средата трябва да е еднофазна и хомогенна по физични свойства":

Ако в тръбопровода има двуфазна среда от пара и вода, не се осигурява измерване на дебита на охлаждащата течност с помощта на устройства с променлив спад на налягането с нормализирана точност. В този случай „би било възможно да се говори за измервания дебит на парната фаза (наситена пара) на мокра пара при неизвестна стойност на степента на сухота“.

По този начин използването на такива разходомери за измерване на потока на мокра пара ще доведе до ненадеждни показания.

В работата беше извършена оценка на получената методологична грешка (до 12% при налягане до 1 MPa и степен на сухота 0,8) при измерване на мокра пара с разходомери с променлив спад на налягането на базата на стеснителни устройства.

Ултразвукови разходомери

Ултразвуковите разходомери, които се използват успешно при измерване на потока на течности и газове, все още не са намерили широко приложение при измерване на потока на пара, въпреки факта, че някои от техните видове се предлагат в търговската мрежа или са обявени от производителя. Проблемът е, че ултразвуковите разходомери, които прилагат доплеровия принцип на измерване на базата на честотното изместване на ултразвуковия лъч, не са подходящи за измерване на прегрята и суха наситена пара поради липсата на нееднородности в потока, необходими за отражение на лъча, и при измерване на потока скорост на влажна пара, силно подценява показанията поради разликата в скоростите на газовата и течната фаза. Напротив, ултразвуковите разходомери от импулсен тип не са приложими за мокра пара поради отразяването, разсейването и пречупването на ултразвуковия лъч върху водни капки.

Вихрови измервателни уреди

Вихровите измервателни уреди от различни производители се държат различно при измерване на мокра пара. Това се определя както от конструкцията на първичния преобразувател на потока, принципа на откриване на вихри, електронната схема, така и от характеристиките на софтуера. Ефектът на кондензата върху работата на сензорния елемент е основен. В някои проекти „възникват сериозни проблеми при измерване на потока от наситена пара, когато в тръбопровода съществуват както газова, така и течна фаза. Водата е концентрирана по стените на тръбата и пречи на нормалното функциониране на сензорите за налягане, монтирани наравно със стената на тръбата. „При други конструкции кондензатът може да наводни сензора и да блокира измерването на потока като цяло. Но за някои разходомери това е почти никакво ефект върху показанията.

В допълнение, двуфазният поток, падащ върху тялото на блъфа, образува цял спектър от вихрови честоти, свързани както със скоростта на газовата фаза, така и със скоростите на течната фаза (формата на капката на ядрото на потока и филма или струя близо до стената) на мокри наситени пари. В този случай амплитудата на вихровия сигнал на течната фаза може да бъде доста значителна и ако електронната схема не включва цифрово филтриране на сигнала, използвайки спектрален анализ и специален алгоритъм за извличане на "истинския" сигнал, свързан с газа фаза на потока, която е типична за опростените модели на разходомери, след това силно подценяване на потреблението. Най-добрите модели вихрови разходомери имат системи DSP (цифрова обработка на сигнала) и SSP (обработка на спектрален сигнал, базирана на бърза трансформация на Фурие), които не само подобряват съотношението сигнал/шум, подчертават „истинския“ вихров сигнал, но и елиминират влиянието на вибрациите на тръбопровода и електрически смущения.

Въпреки факта, че вихровите разходомери са предназначени да измерват дебита на еднофазна среда, статията показва, че те могат да се използват за измерване на дебита на двуфазна среда, включително пара с водни капки, с известно влошаване на метрологичните характеристики.

Влажната наситена пара със степен на сухота над 0,9 според експериментални изследвания на EMCO и Spirax Sarco може да се счита за хомогенна и поради „маржа“ в точността на разходомери PhD и VLM (±0,8-1,0%), масов дебит и топлинна мощност показанията ще бъдат в границите на грешка.

Когато степента на сухота е 0,7-0,9, относителната грешка при измерване на масовия дебит на тези разходомери може да достигне десет или повече процента.

Други изследвания, например, дават по-оптимистичен резултат - грешката при измерване на масовия дебит на мокра пара с дюзи Вентури на специална инсталация за калибриране на разходомери на пара е в рамките на ± 3,0% за наситена пара със степен на сухота над 0,84 .

За да се избегне блокирането на сензорния елемент на вихров разходомер, като например сензорното крило, с кондензат, някои производители препоръчват да се ориентира сензорът така, че оста на сензорния елемент да е успоредна на интерфейса пара/кондензат.

Други видове разходомери

Разходомери с променлива диференциал/променлива площ, разходомери с пружинен демпфер и мишени с променлива площ не позволяват измерване на двуфазна среда поради възможно ерозионно износване на пътя на потока по време на движение на кондензата.

По принцип само масови разходомери тип Кориолис биха могли да измерват двуфазни среди, но проучванията показват, че грешките при измерването на разходомери на Кориолис до голяма степен зависят от съотношението на фазовите фракции и „опитите за разработване на универсален разходомер за многофазни среди по-скоро водят до задънена улица." В същото време разходомерите на Coriolis се разработват интензивно и може би скоро ще бъде постигнат успех, но досега на пазара няма такива промишлени измервателни уреди.

Г. Сичев

Тази статия описва мократа пара и нейните счетоводни инструменти, които се използват в съоръжения за генериране на пара (предимно в практиката на промишлени котли и топлоелектрически централи). Тяхната енергийна ефективност се определя до голяма степен от точността на измерване, която зависи както от принципа на измерване, така и от качеството на парния разходомер.

Свойства на водната пара

Наситената пара е водна пара в термодинамично равновесие с вода, чието налягане и температура са взаимосвързани и са разположени на кривата на насищане, която определя точката на кипене на водата при дадено налягане.

Прегрята пара е водна пара, нагрята до температура над точката на кипене на водата при дадено налягане, получена например от наситена пара чрез допълнително нагряване.

Сухата наситена пара е безцветен прозрачен газ, представляващ хомогенна, тоест хомогенна среда. До известна степен може да се счита за абстракция, тъй като е трудно да се получи - в природата се среща само в геотермални източници, а наситената пара, произведена от парни котли, не е суха - типични стойности на сухотата степен за съвременните котли са 0,95-0,97. При аварийни ситуации (капково отстраняване на котелната вода, когато котелът работи при понижено работно налягане или при рязко увеличаване на консумацията на пара), степента на сухота е още по-ниска. Освен това сухата наситена пара е метастабилна: когато топлината се подава отвън, тя лесно се прегрява, а когато се отделя топлина, тя става наситена с мокро.

Влажната наситена пара е механична смес от суха наситена пара със суспендирана фина течност, която е в термодинамично и кинетично равновесие с парата. Колебанията в плътността на газовата фаза, наличието на чужди частици, включително тези, носещи електрически заряди - йони, води до появата на кондензационни центрове, които са хомогенни по природа. Тъй като влажността на наситената пара се увеличава, например поради загуба на топлина или повишаване на налягането, най-малките водни капчици се превръщат в центрове на кондензация и постепенно нарастват по размер, а наситената пара става хетерогенна, тоест двуфазна среда (смес от пара кондензат под формата на мъгла). Наситената пара, която е газовата фаза на сместа пара-кондензат, пренася част от своята кинетична и топлинна енергия към течната фаза по време на движение. Газовата фаза на потока носи капчици от течната фаза в своя обем, но скоростта на течната фаза на потока е значително по-ниска от скоростта на парната му фаза. Влажната наситена пара може да образува интерфейс, например под въздействието на гравитацията. Структурата на двуфазен поток по време на кондензация на пара в хоризонтални и вертикални тръбопроводи варира в зависимост от съотношението на пропорциите на газовата и течната фаза.

Характерът на потока на течната фаза зависи от съотношението на силите на триене и силите на гравитацията. В хоризонтално разположен тръбопровод при висока скорост на пара, потокът на кондензата може да остане филмообразен, както във вертикална тръба, при средна може да придобие спираловидна форма, а при ниска се наблюдава филмов поток само на горната вътрешна повърхност на тръбопровода, а в долната се образува непрекъснат поток, „поток“.

По този начин, в общия случай, потокът от пара-кондензатна смес по време на движение се състои от три компонента: суха наситена пара, течност под формата на капки в сърцевината на потока и течност под формата на филм или струя върху стените на тръбопровода. Всяка от тези фази има собствена скорост и температура, докато движението на парокондензатната смес причинява относително приплъзване на фазите.

Измерването на масовия дебит и топлинната енергия на влажната наситена пара е свързано със следните проблеми:

1) газовата и течната фаза на влажната наситена пара се движат с различни скорости и заемат променлива еквивалентна площ на напречното сечение на тръбопровода;

2) плътността на наситената пара се увеличава с нарастването на нейната влажност, а зависимостта на плътността на влажната пара от налягането при различни степени на сухота е двусмислена;

3) специфичната енталпия на наситената пара намалява с увеличаване на съдържанието на влага;

4) трудно е да се определи степента на сухота на влажната наситена пара в потока.

В същото време увеличаването на степента на сухота на мократа наситена пара е възможно по два добре познати начина: чрез „месене“ на парата (намаляване на налягането и съответно температурата на мократа пара) с помощта на редукционен клапан и отделяне на течната фаза с помощта на парен сепаратор и пароуловител. Тези методи са известни от повече от сто години. И така, A.S. Ломшаков в своя труд „Изпитване на парни котли“ (Санкт Петербург, 1913 г.) пише: „Разделянето на водата от парата в паропровод не е трудно. Ако парата се движи със скорост от около 15 m/s или по-бързо, тогава повечето водни сепаратори я изсушават до 1% водно съдържание, дори ако е била много мокра преди водния сепаратор. Това беше доказано от експериментите на Zentner." Съвременните парни сепаратори осигуряват почти 100% изсушаване на мократа пара.

Принципи на измерване на парния поток

Измерването на дебита на двуфазни среди е изключително трудна задача, която все още не е излязла извън рамките на изследователските лаборатории. Това е особено вярно за сместа пара-вода. Повечето разходомери на пара са скоростомери, тоест измерват скоростта на парния поток. Те включват разходомери с променливо налягане, базирани на дюзови устройства, вихрови, ултразвукови, тахометрични, корелационни, струйни разходомери. Кориолисовите и термичните разходомери, които директно измерват масата на течащата среда, стоят отделно.

Разходомери с променливо налягане, базирани на отвори (диафрагми, дюзи, тръби на Вентури и други локални хидравлични съпротивления) все още са основното средство за измерване на дебита на пара. Въпреки това, в съответствие с подраздел 6.2 от GOST R 8.586.1-2005 "Измерване на потока и количеството течности и газове чрез метода на спадане на налягането", в съответствие с условията за използване на стандартни устройства за стесняване, контролираната "среда трябва да бъде еднофазен и хомогенен по физични свойства."

Ако в тръбопровода има двуфазна среда от пара и вода, не се осигурява измерване на дебита на охлаждащата течност с помощта на устройства с променлив спад на налягането с нормализирана точност. В този случай би могло да се говори за измерена скорост на потока на парната фаза (наситена пара) на потока влажна пара при неизвестна стойност на степента на сухота. По този начин използването на такива разходомери за измерване на потока на мокра пара ще доведе до ненадеждни показания.

Оценката на получената методологична грешка (до 12% при налягане до 1 MPa и степен на сухота 0,8) при измерване на мокра пара с разходомери с променливо налягане на базата на стеснителни устройства е извършена в работата на Е. Абаринов и К. Сарело „Методически грешки при измерване на енергията на мокра пара с топломери до суха наситена пара.

Ултразвукови разходомери

Ултразвуковите разходомери, които се използват успешно при измерване на потока на течности и газове, все още не са намерили широко приложение при измерване на потока на пара, въпреки факта, че някои от техните видове се предлагат в търговската мрежа или са обявени от производителя. Проблемът е, че ултразвуковите разходомери, които прилагат доплеровия принцип на измерване на базата на честотното изместване на ултразвуковия лъч, не са подходящи за измерване на прегрята и суха наситена пара поради липсата на нееднородности в потока, необходими за отражение на лъча, и при измерване на потока скорост на влажна пара, силно подценява показанията поради разликата в скоростите на газовата и течната фаза. Напротив, ултразвуковите разходомери от импулсен тип не са приложими за мокра пара поради отражение, разсейване и пречупване на ултразвуковия лъч върху водни капчици.

Вихрови измервателни уреди

Вихровите измервателни уреди от различни производители се държат различно при измерване на мокра пара. Това се определя както от конструкцията на първичния преобразувател на потока, от принципа на откриване на вихри, от електронната схема и от софтуера. Ефектът на кондензата върху работата на сензорния елемент е основен. При някои конструкции възникват сериозни проблеми при измерване на потока от наситена пара, когато в тръбопровода съществуват както газова, така и течна фаза. Водата се концентрира по стените на тръбата и пречи на нормалното функциониране на сензорите за налягане, монтирани наравно със стената на тръбата. При други конструкции кондензатът може да наводни сензора и да блокира измерването на потока като цяло. Но за някои разходомери това практически не влияе на показанията.

В допълнение, двуфазният поток, падащ върху тялото на блъфа, образува цял спектър от вихрови честоти, свързани както със скоростта на газовата фаза, така и със скоростта на течната фаза (капковата форма на ядрото на потока и филма или струя близо до стената) на мокра наситена пара. В същото време амплитудата на вихровия сигнал на течната фаза може да бъде доста значителна и ако електронната схема не включва цифрово филтриране на сигнала, използвайки спектрален анализ и специален алгоритъм за изолиране на "истинския" сигнал, свързан с газова фаза на потока, която е типична за моделите на опростени разходомери, тогава ще има силно подценяване на показанията за потребление. Най-добрите модели вихрови разходомери имат системи DSP (цифрова обработка на сигнала) и SSP (обработка на спектрален сигнал, базирана на бърза трансформация на Фурие), които не само подобряват съотношението сигнал/шум, подчертават „истинския“ вихров сигнал, но и елиминират влиянието на вибрациите на тръбопровода и електрически смущения.

Въпреки факта, че вихровите разходомери са предназначени да измерват дебита на еднофазна среда, те могат да се използват за измерване на дебита на двуфазна среда, включително пара с водни капки, с известно влошаване на метрологичните характеристики. Така, според експериментални проучвания на компаниите EMCO и Spirax Sarco, влажната наситена пара със степен на сухота над 0,9 може да се счита за хомогенна и поради „маржа“ в точността на разходомери PhD и VLM (±0,8-1,0%), маса консумацията и топлинната мощност ще бъдат в границите на грешките, нормализирани в "Правилата за отчитане на топлинна енергия и охлаждаща течност".

При степен на сухота от 0,7-0,9 относителната грешка при измерване на масовия дебит на тези разходомери може да достигне 10% или повече.

За да се избегне блокирането на сензорния елемент на вихров разходомер, като например сензорното крило, с кондензат, някои производители препоръчват да се ориентира сензорът така, че оста на сензорния елемент да е успоредна на интерфейса пара/кондензат.

Други видове разходомери

Разходомери с променлива диференциал/променлива площ, разходомери с пружинен демпфер и мишени с променлива площ не позволяват измерване на двуфазна среда поради възможно ерозионно износване на пътя на потока по време на движение на кондензата.

По принцип само масови разходомери тип Кориолис могат да измерват двуфазна среда, но проучванията показват, че грешките при измерването на разходомери на Кориолис до голяма степен зависят от съотношението на фазовите фракции и „опитите за разработване на универсален разходомер за многофазна среда по-скоро водят до задънена улица“ (доклад на В. Кравченко и М. Рикен „Измервания на потока с помощта на разходомери на Кориолис в случай на двуфазен поток“ на XXIV международна научно-практическа конференция „Търговско отчитане на енергийните носители“ в Санкт Петербург) . В същото време разходомерите на Coriolis се разработват интензивно и може би скоро ще бъде постигнат успех, но досега на пазара няма такива промишлени измервателни уреди.

Корекция на сухота с пара

За да се изчисли масовият поток и топлинната мощност на влажната пара, е необходимо измерване на сухотата. Много топлинни калкулатори и регулатори на топлина и мощност, произведени в Русия, имат като опция въвеждането на постоянна „степен на сухота на парата“, с помощта на която се коригират специфичната плътност и енталпията на мократа наситена пара.

Плътността на наситената водна пара се определя по формулата:

ρ1 . ρ2

ρ = --------------------- ,

ρ2 . (1 - X) + ρ1 . х

X е степента на сухота на наситената водна пара, kg/kg.

Фиксирана стойност на степента на сухота може да се установи въз основа на експертна оценка или масов баланс (последният може да се установи чрез анализ на статистически данни и един източник и един потребител на пара), но тези методи ще създадат значителна грешка, тъй като те не отчитат динамичните грешки, свързани с промяна в степента на сухота по време на работа.

През годините в Русия и ОНД се появи информация за внедряването на паромерите за сухота в поток (влагомери в линия), базирани например на диелкометричния метод на измерване (зависимост на диелектричната константа от влажността на пара), излъчване на тръбопровод с гама лъчи, но индустриалните паромери влагомери все още не са били на пазара.

Всъщност американската компания EMCO (от 2005 г. марката Spirax Sarco) произведе компютъра за потоци FP-100, който има токов вход 4-20 mA с функция за въвеждане на „влага на пара“ и действителния паромер, действащ върху зависимостта на степента на поглъщане на микровълнова енергия в потока на мокра пара. Въпреки това, в началото на 90-те години. този вход вече не се използва и влагомерът вече не се произвежда, тъй като стана съвсем очевидно, че използването на мокра пара за всякакви цели, с изключение на много ограничени технологични, е неприемливо поради намаляването на енергийната ефективност на парата кондензатни системи, повишено износване на паропроводи, фитинги, фитинги и други устройства, повишаване на риска от аварии и катастрофи в опасни промишлени и други съоръжения.

Решаване на проблема с измерването на потока на мокра пара

Единственото правилно решение за прилагане на метрологично надеждно и надеждно отчитане на топлинната мощност и масовия поток на мокра наситена пара е следният метод:

1) отделяне на мокра пара с помощта на сепаратор и пароуловител;

2) измерване на дебита на суха наситена пара чрез всеки подходящ разходомер;

3) измерване на дебита на кондензата чрез всеки подходящ разходомер;

4) изчисляване на масовите дебити и топлинната мощност на парата и кондензата;

5) интегриране на параметрите във времето, архивиране и формиране на протоколи за измерване.

Измерването на потока на кондензата трябва да се извърши в тази част от тръбопровода за кондензат, където е осигурено еднофазно състояние на кондензата (без мигновена пара), например след кондензатен резервоар (приемник), свързан към атмосферата (духарова тръба), с помощта на кондензатна помпа или уловител за прехвърляне на пара.

Измерване на флуктуиращите разходи

Измерването на бързо променящи се (пулсиращи) потоци с разходомери с променливо налягане в някои случаи може да достигне неприемливо големи стойности. Това се дължи на голям брой източници на грешки: влиянието на квадратична връзка между потока и спада на налягането, влиянието на локалното ускорение, влиянието на акустични явления и импулсни (свързващи) тръби. Следователно, клауза 6.3.1 от GOST R 8.586.1-2005 "Измерване на дебита и количеството течности и газове чрез метода на спадане на налягането" установява, че: "Разходът трябва да бъде постоянен или бавно променящ се във времето."

Измерването на флуктуиращите скорости на потока с вихрови измервателни уреди не е проблем, тъй като тези измервателни уреди са достатъчно бързи, за да измерват дебита на пара. Честотният диапазон на изхвърляне на вихър от тялото на блъфа при измерване на парния поток е стотици и хиляди херца, което съответства на интервали от време от единици до десетки милисекунди. Съвременните електронни схеми на вихрови разходомери анализират спектъра на сигнала за 3-7 периода на синусоидален вихров сигнал, осигурявайки отговор в рамките на по-малко от 30-70 ms, достатъчен за проследяване на бързи процеси.

Измерване на преходен парен поток

Началните режими на тръбопровода са свързани с нагряване на тръбопровода с наситена или прегрята пара и интензивно образуване на кондензат. Наличието на кондензат ще изложи както самите тръбопроводи за пара, така и фитингите, фитингите и другите устройства, монтирани на паропровода, на опасността от воден удар от кинетичен и термодинамичен тип, когато парата влезе в контакт с кондензата. Отводняването на паропроводите е абсолютно необходимо не само по време на загряване и пускане в експлоатация, но и при нормална работа. В същото време, отделянето на кондензата, образуван в преходни условия с помощта на парни сепаратори и пароуловители, заедно с производството на суха наситена пара, осигурява отстраняването на кондензат, който може да бъде измерен с течен разходомер от всякакъв тип, подходящ за тази среда.

Наличието на кондензат във влажната пара представлява сериозна заплаха от воден чук. В този случай е възможно както образуването на кондензатна запушалка, така и моменталната кондензация на пара при контакт с течност. Разходомерите на стесняващи устройства не се страхуват от воден чук, а с вихровите устройства е малко по-трудно. Факт е, че във вихровите разходомери, базирани на пулсации на налягането, чувствителните елементи са разположени под тънка мембрана и следователно не са защитени от воден чук. Производителите, като правило, честно предупреждават за това, напомняйки, че гаранцията на устройството в този случай е невалидна. При вихровите разходомери, базирани на напрежения на огъване, чувствителният елемент е отделен от измерваната среда и не може да бъде повреден в случай на воден чук.

В момента на пазара има стотици производители на вихрови разходомери, но световните лидери в разработването и производството на този тип устройства са Yokogawa Electric Corporation (Япония), Endress + Hauser (Германия) и EMCO (САЩ).

1. Измерване на потока на водните пари

Изчисляването на стесняващото устройство за измерване на дебита (Q 0) на водната пара се извършва по следния метод

Определяме липсващите данни за изчислението

Абсолютното налягане на измерваната среда пред стесняващото устройство се определя като сума от барометричното и манометричното налягане

където - барометрично налягане (P b = 1 kgf / cm 2 = 9,8066 * 10 4 Pa);

Свръхналягане().

Плътността на измерваната среда при работни условия (и t=340 0 C).

Приложение 3

Определяме стойността D, съответстваща на работната температура t = 340 0 С на веществото в тръбопровода по формулата:

където е вътрешният диаметър на тръбопровода пред стеснителното устройство при температура t = 20 0 С (D = 200 mm);

Средният коефициент на линейно топлинно разширение на материала на стесняващото устройство (тръбопровод) в диапазона от 20 до t ° С, 1/deg

t е температурата на измерваната среда пред стесняващото устройство (t = 340 0 С).

Динамичен вискозитет на измерваната среда при работни условия

Температура, 0 С
Динамичен вискозитет, 10 -5 Pa*s

Приемаме.

Вземаме показателя на адиабата, равен на k = 1,38.

Приемаме стеснителното устройство Дюза, като се ръководим от следните съображения

а) при същите стойности на модула и спада на налягането дюзата ви позволява да измервате по-голям дебит от диафрагмата, а при D ? 300 mm също осигурява по-висока точност на измерване в сравнение с диафрагма (особено при малки модули);

б) при същите стойности на модула и дебита, загубата на налягане в дюзата е много по-малка, отколкото в диафрагмата;

в) точността на измерване на потока на газове и пара при използване на дюза е по-висока, отколкото при използване на диафрагма;

г) промяна или замърсяване на входния профил на отвора по време на работа засяга коефициента на потока на диафрагмата в много по-голяма степен от коефициента на потока на дюзата.

1.3. Горната граница на измерванията на диференциалния манометър QP (Q OP, Q NI, Q MP) се избира според дадения най-висок измерен дебит Q max = 0,8 m 3 / s = 2880 m 3 / h, така че стандартната стойност на QP е най-близката по-голяма спрямо стойността на Q m ah. По този начин приемаме Q P = 3200 m 3 / h.

1.4. Приемаме модула за стеснително устройство от следните съображения:

При използване на дюзи и дюзи на Вентури, неточността на корекцията за числото на Рейнолдс DQ има най-малък ефект върху коефициента на потока при 0,5? м? 0,65.

Така приемаме m = 0,5.

1.5. По стойността на m изчислявам:

Коефициент на потребление a И по формулата:

a I = 0,9100 + 0,6258m - 1,4m 2 + 1,6667m 3, при m = 0,5 a I = 1,0812;

Стойността на коефициента на потребление b по формулата:

a \u003d a И * k 2,

където k 2 е корекционен коефициент за грапавостта на тръбата (k 2 = 1,005).

аналогов превключвател за налягане на парата

a \u003d .0812 * 1.005 = 1.0866.

1.6. Определяме граничния номинален спад на налягането на диференциалния манометър DRn. Нека бъде дадена допустимата загуба на налягане в стесняващото устройство при най-високия измерен дебит Qmax.

Определяме допустимата загуба на налягане R PD при дебит, равен на избраната горна граница на измерване на диференциалния манометър Q P = 3200 m 3 / h.

Ограничаващият спад на налягането на диференциалния манометър DRn се избира от редица стандартни числа. Следователно DRn = 250 kPa.

1.7. Определяме числото на Рейнолдс при дебит, равен на Q СР = 2520 m 3 / h.

Защото изчислено числото на Рейнолдс > за дадения модул m = 0,5, след което продължаваме изчислението по-нататък.

1.8. Определяме най-големия спад на налягането в стеснителното устройство за пръстеновидни, маншонни и мембранни диференциални манометри по формулата:

1.9. Определяме коефициента на корекция по формулата:

1.10. Изчислете съотношението

1.11. Определяме коефициента на корекция по формулата:

1.12. Изчисляваме (с четири значими цифри) желаната стойност d 20 на диаметъра на отвора на стесняващото устройство при 20 ° C:

1.13. За поплавъчни диференциални манометри, пълни с живак, над които има газ с плътност 14 kg / m 3, или масло, над което има газ с плътност 0,9 kg / m 3, както и за пръстен, камбани, маншони и мембранни диференциални манометри, ние определяме обемния поток, съответстващ на най-високото диференциално налягане

Влияние на схемите за включване на нагреватели на захранващ блок върху топлинната ефективност на отоплението

Първата стъпка при изчисляването на PTS е да се определят състоянията на водната пара в етапите на турбината. За да направите това, изградете процеса на пара в турбината в h, S-диаграма. Използваме метода...

Модернизация на електрозахранващата система на циментовия завод

Топлинният баланс се извършва: В съответствие с VNTP 06-86 избираме параметрите на парата: T=187,9 0C P=1,2MPa гориво, 0C. Вземаме средната температура на мазута през зимата -20, лятото 20 ...

Проект за кондензационна електроцентрала 450 MW в Назарово

Коефициентът на недостатъчно производство на мощността на извличане на отопление е: За първото извличане: (4) където е енталпията на изхода на турбината, kJ/kg; - енталпия на парата на входа на паропрегревателя, kJ/kg; - енталпия на парата на изхода на прегревателя, kJ/kg...

Проект за ТЕЦ с мощност 500 MW

Коефициент на неизползване на мощността за извличане на отопление: за първото извличане: (30) за второто извличане: (31) Консумацията на пара за мрежовите нагреватели се определя от уравнението на топлинния баланс: (32) (33) Като се вземе коефициентът на регенерация Kr = 1 ...

CHP проект с разработване на инвариантна ACS

Дебитът на парата за турбината се определя по формулата: . Тогава: kg/s, kg/s, kg/s, kg/s, kg/s, kg/s, kg/s, kg/s, kg/s, kg/s, kg/s, kg/s, кг/с. Мощност, генерирана в турбината: \u003d 80 MW - мощност ...

ГРЕС дизайн

Коефициент на недостатъчно използване на мощността за извличане на отопление към долния мрежов нагревател: (2.21) ik - енталпия на парата в кондензатора от таблица 2.2...

В този курсов проект се използва методът с променлив спад на налягането за измерване на дебита на пара. Този метод се основава на факта, че потокът от пара, протичащ в тръбопровод...

Проектиране на системи за контрол на парния поток и температурата

За измерване на температурата на парата използваме термоелектричен термометър - термодвойка XK (хромелни капки). Термодвойка е два проводника (термоелектроди), изработени от различни метали, споени в една точка ...

Проектиране на топлинна схема на когенерационна централа за промишлено предприятие и жилищна зона

Измерването на потока и масата на вещества (течни, газообразни, насипни, твърди, пари и др.) се използва широко както в операциите за стоково счетоводство и отчетност, така и при контрола, регулирането и управлението на технологичните процеси ...

Разработване на разходомер с променливо налягане с тръба на Вентури

Необходимо е да се изчисли намалената температура на прегрятата водна пара tpr и намаленото налягане ppr, за да се определи коефициентът на динамичен вискозитет h. Според справочника: , където t е температурата на водната пара, ?C; t=500°C....

Изчисляване на основната топлинна диаграма и технико-икономическите показатели на електроцентрала (силов агрегат с турбина PT-135/165-130/15)

силов агрегат парна турбина деаератор Определяне на предварителния поток на пара към турбината. Фактор на недостатъчно използване на капацитета на индустриалната селекция: ; където Hi=i0-ik, hpr=i0-i3 - използвани топлинни капки на парния поток. Hi=3471.4-2063.26=1408.14 kJ/kg. hpr=3471...

Изчисляване на работната верига на атомна електроцентрала

Количеството пара, взето за технологичните нужди на двуконтурни АЕЦ (потребление на пара за спомагателни нужди на ЦН), се определя от мощността на АЕЦ, особеностите на принципа на работа на АЕЦ на АЕЦ и АЕЦ като дупка ...

Изчисляване на топлинната схема на турбината К-800-240

Изчисляването на принципната термична схема по метода на последователните приближения се основава на предварителна оценка на парния поток към турбината с помощта на режимна диаграма или по приблизителни формули...

Изчисляване на цилиндъра за ниско налягане (LPC) на турбината K-300-240-1

Термичната схема на инсталацията е възприета според прототипа. Броят на екстракциите, налягането на парата в извличанията и дебитът на пара във всяка екстракция се избират съгласно таблиците, представени в приложението ...

Топлинната енергия е система за измерване на топлина, която е изобретена и използвана преди два века. Основното правило за работа с това количество беше, че топлинната енергия се запазва и не може просто да изчезне, а може да се прехвърли в друга форма на енергия.

Има няколко общоприети мерни единици за топлинна енергия. Използват се основно в индустриални сектори като напр. Най-често срещаните са описани по-долу:

Всяка мерна единица, включена в системата SI, има за цел да определи общото количество на определен вид енергия, като топлина или електричество. Времето и количеството на измерване не влияят на тези стойности, поради което могат да се използват както за изразходвана, така и за вече изразходвана енергия. Освен това всяко предаване и приемане, както и загубите също се изчисляват в такива количества.

Къде се използват единиците за измерване на топлинната енергия

Енергийни единици, преобразувани в топлина

За илюстративен пример, по-долу са сравнения на различни популярни SI индикатори с топлинна енергия:

• 1 GJ е равен на 0,24 Gcal, което в електрическо изражение се равнява на 3400 милиона kWh на час. В топлинна енергия еквивалент 1 GJ = 0,44 тона пара;
• В същото време 1 Gcal = 4,1868 GJ = 16 000 милиона kW на час = 1,9 тона пара;
• 1 тон пара се равнява на 2,3 GJ = 0,6 Gcal = 8200 kW на час.

В този пример дадената стойност на парата се приема като изпаряване на водата при достигане на 100°C.

За да се изчисли количеството топлина, се използва следният принцип: за получаване на данни за количеството топлина се използва при нагряване на течността, след което масата на водата се умножава по температурата на покълване. Ако в SI масата на течността се измерва в килограми, а температурните разлики в градуси по Целзий, тогава резултатът от такива изчисления ще бъде количеството топлина в килокалории.

Ако има нужда от прехвърляне на топлинна енергия от едно физическо тяло към друго и искате да знаете възможните загуби, тогава си струва да умножите масата на получената топлина на веществото по температурата на увеличението и след това да разберете произведението на получената стойност от „специфичния топлинен капацитет“ на веществото.