1 前言
精确的测量技术是能源管理的基础。能源计量是以流量仪表为核心的。现在工业上经常使用的流量仪表有下列几种:
○差压式流量计:标准孔板,标准喷咀,文丘里管,均速管,弯管等流量计。
○叶轮式流量计:涡轮流量计,叶轮式水表。
○涡街流量计
○电磁流量计
○超声波流量计
上述五种类型流量计在工业上获得广泛应用,尤其是差压式流量计在电站、化工、钢铁等高温高压的场合非其莫属。本文所讨论的内容,主要是差压式流量计中标准孔板和标准喷嘴,因其资料齐全,可以从量的方面进行分析和讨论。其他型式的流量计只是和差压式流量计作些比较,以便选用。
所谓从量的方面进行分析和讨论,也就是说:装一只流量仪表,流过多少流量,产生多少阻力损失,损失多少能量,通过换算,折合多少度电,乘以电价,就能得出一只流量仪表一年化掉多少钱。通过经济核算,重新审视流量计在工业上的实际应用。
2 流量计能耗计算
管道上如果装置一台差压式流量计,例标准孔板、喷嘴,必然有压力损失,其压力损失为:
其中ξ为阻力系数
ρ为流体密度kg/m3
u为管道平均速度m/s
δp为压力损失Pa;
对公式(1)作一些变换:
式中D为管道内径mm,
qv为容积流量m3/h
将公式(2)代入公式(1)得到:
其中ξ对于标准孔板和标准喷嘴为:
推导从略。其中
d为孔板或喷嘴开孔直径mm
D为管道内径mm
C为流出系数
这样就可计算孔板和喷嘴的阻力系数。
能量损失公式为:
其中δp为压力损失Pa
qv为容积流量m3/h
△wh为每小时能量损失kj/h。
将公式(3)代入公式(5),并换算成kWh,1kWh=3600kj,得:
△wh"为每小时能量损失kWh/h。
如果流量计年运行7500小时,则
△wy为年能量损失kWh/y。
如果考虑到电机和水泵的效率
电机η电=0.90水泵η泵=0.70,则实际年能量损失为:
如果电价1kWh为X元,则年损失“费用”总数为:
由上述公式(8)看到,能量损失与容积流量qv的立方成正比,与管道直径D的四次方成反比。一般来说,气体和蒸汽容积流量很大,而液体(水)容积流量很小,因此气体和蒸汽的能量损失此液体(水)要大许多。
3 标准孔板,标准喷嘴的阻力系数ξ