УЧИЛИЩЕ НА ТОПЛОТОЧКАТА
ТОПЛОМЕРИ В РАЗДЕЛ Лекция 2: за сензорите за налягане
Ролята на измерванията на налягането при измерването на топлината
Но защо в някои случаи е възможно да се направи без сензори за налягане, но не и в други? За да отговорим на този въпрос, нека се обърнем към формулите.
Както е известно, в най-простия случай топлинната енергия се определя като произведението на масата на охлаждащата течност, преминала през системата за потребление на топлина, и разликата в специфичните енталпии на охлаждащата течност на входа (в захранващия тръбопровод) и изхода (във връщащия тръбопровод) на системата:
Топломерът „директно“ измерва маса и енталпия, както и обем и температура. Той намира масата по формулата "плътност на обем", позната от училище -
И би било просто, ако не беше едно нещо: плътността на водата зависи от нейната температура и налягане. Освен това тази зависимост не може да бъде изразена с точна формула - тя се определя или според специални таблици, или с помощта на приближаващ полином. А енталпията също е функция на налягането и температурата, а също и „табулична“.
По този начин, за да изпълни най-простата формула M (h1 - h2), калкулаторът трябва да получи от своите сензори (измервателни преобразуватели) информация за измерения обем, температури и налягания, след което, знаейки температурите и наляганията, да намери съответните стойности на плътността и енталпията, да изчисли масата, да изчисли разликата в енталпията и едва след това да намери Q.
Оказва се, че без да знае налягането, топломерът практически не може да изпълнява функциите си? Теоретично, да. Но на практика всичко се определя от точността, с която искаме да направим измерванията.
Не е тайна, че ако умножим не масата по разликата в енталпията, а обема по температурната разлика, тогава в числа получаваме ПРИБЛИЗИТЕЛНО товасъщия резултат. В края на краищата, плътността на водата при всяка температура и всяко налягане е БЛИЗКА до 1000 kg / m 3, така че можем да приемем, че масата на един кубичен метър вода винаги е ПРИБЛИЗИТЕЛНО равна на един тон. По същия начин стойностите на специфичните енталпии (в калории на грам) са числено ПРИБЛИЗИТЕЛНО равни на стойностите на съответните температури (в градуси по Целзий). И колко са големи тези "около" и "приблизително"? Нека да погледнем табелата с цифри и да се убедим сами.
По данните в таблицата всеки може да изчисли колко ще сгрешим, ако при еднакви температури и налягания вместо точната формула (маса на енталпия разлика) приложим приблизителна (обем на температурна разлика). Ако такава точност е приемлива за нас, моля. Но това не е приемливо от гледна точка на българските правила за счетоводство. Следователно нашите топломери изчисляват както плътности, така и енталпии. Но европейски устройства - не; те използват опростена формула, но в нея се въвежда специален коефициент за "подобряване на точността" - коефициентът на Stuck. Но ние ще говорим за това в една от следващите лекции от нашата поредица. Засега да се върнем към измерването на налягането.
Както вече разбрахте, за да измерите точно топлината, е необходимо да изчислите плътности и енталпии. За да изчислите плътности и енталпии, трябва да знаете налягането. Но в края на краищата в самото начало на статията казахме, че често е необходимо да се измерва налягането. не е задължително! Противоречие? Да и не. Защото тук всичко отново се определя от точността, с която искаме да отчетем топлината. И масата на охлаждащата течност, разбира се. Нека отново да погледнем нашата маса. Вижда се (сравняваме колоните за температури от 100 и 101°C), че при постоянно налягане с промяна на температурата и плътността, и специфичната енталпия се променят, да кажем, ЗНАЧИТЕЛНО. Но при същата температура,но различно налягане - НЕ МНОГО. Освен това при нормално работещи топлоснабдителни системи налягането е МНОГО или МАЛКО постоянно. И експертите изчислиха и доказаха: ако в системи с топлинно натоварване по-малко от 0,5 Gcal / h налягането не се измерва, но се използват константи, близки до реалността, тогава точността на измерванията на топлинната енергия няма да надхвърли границите, установени от Правилата за счетоводство. Думите „близо до реалността“ не са напразни: ако стойностите на налягането се въвеждат в калкулатора на случаен принцип и дори се задават, например, еднакви за захранващите и връщащите тръбопроводи, тогава отчитането ще бъде неправилно.
Устройство за сензор за налягане
Така че решихме, че сензорите за налягане като част от топломер са необходими, когато топлинният товар в системата надвишава 0,5 Gcal / h. Или когато искате да сте особено уверени в резултатите от счетоводството. Или - когато по някаква причина е необходимо да се контролира (регистрира) налягането в тръбопроводите. В крайна сметка „Правилата за счетоводство“ позволяват на тези, които искат да спестят от оборудване, да не използват сензори, но не забраняват на тези, които се нуждаят от него за нещо.
Като цяло, в много случаи сензорите за налягане като част от топломер са незадължителни, но полезни. И те са евтини, особено в сравнение с преобразувателите на потока. Принципът на работа на сензора е прост: налягането на средата действа върху чувствителния елемент, от което се променят неговите свойства и тези промени се „превеждат“ от електронната схема в изходен сигнал, пропорционален на налягането. Като чувствителен елемент, например, може да действа мембрана с тензодатчици, разположени върху нея. Под налягане тензодатчиците се деформират (колкото по-силно, толкова по-високо е налягането), в резултат на което се променя тяхното електрическо съпротивление. Големината на тази промяна иналягането се определя.
Забележка: има сензори за свръхналягане и има сензори за абсолютно налягане. Свръхналягането е налягане над атмосферното, абсолютното е сумата от атмосферното и излишъка. Ако сензорите за налягане не са били първоначално включени в комплекта на топломера, тогава, когато ги избирате, трябва да знаете точно какъв вид информация за налягането - манометрично или абсолютно - трябва да бъде получено от калкулатора.
Монтаж и свързване на сензори за налягане
Външно сензорът за налягане е като правило малък цилиндър, в долната част на който има резба (обикновено M20x1.5) за монтаж, в горната част има конектор или клемен блок за свързване на комуникационния кабел с калкулатора. За разлика, да речем, от термичен преобразувател, чийто чувствителен елемент винаги е отделен от контролираната среда поне с корпус, а по-често със защитна втулка, чувствителният елемент на сензора за налягане трябва да е в контакт със средата. А средата в нашия случай е гореща или много гореща вода, която може да съдържа механични примеси. А сензорната мембрана е доста деликатен детайл. Следователно сензорът за налягане не се монтира директно "в стената" на тръбопровода, а чрез така нареченото селективно устройство - импулсна или демпферна тръба. Това наистина е тръба, по-голямата част от която е "навита на пръстен". В единия край е свързан (обикновено чрез заваряване) към тръбопровода, в другия край е монтиран датчик за налягане. Тръбата предпазва сензора от високи температури (водата в "пръстена" се охлажда) и пулсации на налягането. И за да може сензорът да бъде лесно демонтиран (за диагностика, ремонт, проверка), той е свързан към тръбата не директно, а чрез спирателен кран (кран, кран).
Изходният сигнал на датчика за налягане най-често е ток. Силата на тока варира в диапазона 0-5, 0-20 или 4-20 mAпропорционално на измереното налягане. Използват се и сензори, чийто информативен параметър на сигнала е напрежението. Ето защо, когато избирате сензори за налягане, трябва да знаете с какъв вид сигнал работи вашият калкулатор.
Заключение
Това може би е всичко, което искахме да говорим за сензорите за налягане. В отворени системи за потребление на топлина с топлинно натоварване над 0,5 Gcal / h, използването им като част от топломер е задължително, в системи с по-нисък товар, както и в затворени системи - по преценка на потребителя. Ако не се използват сензори за налягане, в калкулатора трябва да се въведат значими, близки до реалните (изчислени, проектни) константи на налягането. И когато избирате сензори за конкретен калкулатор, е необходимо да знаете какво налягане (абсолютно или габарит) трябва да измерва сензорът и какъв сигнал (ток или напрежение) трябва да предава.