本發(fā)明涉及一種用于超聲波熱量表的雙聲道管體，屬于熱計(jì)量設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

長(zhǎng)期以來，我國(guó)的熱水供暖系統(tǒng)都是按供熱面積進(jìn)行結(jié)算，這種“包費(fèi)制”的結(jié)算方式一方面造成供熱部門在生產(chǎn)、輸送、管路方面節(jié)能意識(shí)淡薄，另一方面也使用戶節(jié)能意識(shí)淡薄，每年由此帶來的損失非常巨大。分戶按熱量計(jì)費(fèi)自2007年國(guó)家發(fā)改委與國(guó)家建設(shè)部聯(lián)合頒布《城市供熱價(jià)格管理暫行辦法》以來，熱量表的使用在逐漸推廣普及起來。根據(jù)發(fā)達(dá)國(guó)家經(jīng)經(jīng)驗(yàn)，采取分戶計(jì)量收費(fèi)措施可以節(jié)能20％-34％。在國(guó)內(nèi)，通斷時(shí)間面積分?jǐn)偡ㄒ言诜謶舭礋崃坑?jì)費(fèi)改造中得到廣泛實(shí)施，其需要對(duì)樓棟供熱管道中熱水流量進(jìn)行測(cè)量并及計(jì)算整棟樓宇消耗的熱量，在此基礎(chǔ)上結(jié)合不同戶內(nèi)面積及相應(yīng)的通斷時(shí)間完成熱量分?jǐn)?。超聲熱量表由于具有壓損小，不受測(cè)量水質(zhì)影響，精度高等優(yōu)點(diǎn)，正成為熱量表研發(fā)領(lǐng)域中新的焦點(diǎn)。超聲波熱量表的基本原理是通過安裝在管道上下游兩側(cè)的超聲波換能器向管道內(nèi)流體發(fā)射超聲波，由于流體的調(diào)制作用可以測(cè)算出超聲波順流傳播和逆流傳播的時(shí)間差，根據(jù)時(shí)差法可以獲得管道內(nèi)熱水的流速并根據(jù)管道截面積計(jì)算出流經(jīng)供熱管道的熱水流量。同時(shí)通過安裝溫度傳感器測(cè)量供水及回水回路的溫度差，進(jìn)而完成供熱交換系統(tǒng)所釋放或吸收熱量值的計(jì)算。但是現(xiàn)有的超聲波雙聲道熱量表在根據(jù)時(shí)間差計(jì)算管道內(nèi)流體流量時(shí)通常需要進(jìn)行雷諾數(shù)補(bǔ)償，使得計(jì)算較為繁瑣。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提出一種用于超聲波熱量表的雙聲道管體，對(duì)已有超聲熱量表的結(jié)構(gòu)進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)，使測(cè)量管段中形成的雙聲道處于最優(yōu)，以提高供熱管道熱水流量測(cè)量的準(zhǔn)確性。

本發(fā)明提出的用于超聲波熱量表的雙聲道管體，兩端為圓管體，中間為方管體，圓管體和方管體之間圓弧過渡，雙聲道管體的外壁上設(shè)有加強(qiáng)筋；所述的方管體外壁上加工有上傳感器密封腔底座和下傳感器密封腔底座，上傳感器密封腔底座和下傳感器密封腔底座沿管體軸向上下對(duì)稱；所述的上傳感器密封腔底座中加工有第一傳感器安裝孔和第二傳感器安裝孔，下傳感器密封腔底座中分別加工有第三傳感器安裝孔和第四傳感器安裝孔，第一傳感器安裝孔與第三傳感器安裝孔相互同軸，第二傳感器安裝孔與第四傳感器安裝孔相互同軸，設(shè)方形管體的管壁與方形管體軸線之間的距離為d，傳感器安裝孔中心線與方形管體軸線的距離為z，則d與z之比滿足0.6＜z/d＜0.7。

本發(fā)明提出的用于超聲波熱量表的雙聲道管體，其優(yōu)點(diǎn)是：

利用本發(fā)明設(shè)計(jì)的雙聲道管體組裝成的超聲波熱能表，由于其中的方形管道設(shè)計(jì)，使得管道內(nèi)流場(chǎng)變化更加順暢，有利于流速的測(cè)量；同時(shí)，通過采用雙聲道結(jié)構(gòu)，可以測(cè)量?jī)蓚€(gè)聲道上的流體平均流速并采用聲道集成算法，獲得對(duì)管道截面平均流速的更準(zhǔn)確估計(jì)，提高測(cè)量精度。此外，通過優(yōu)化及合理布置雙聲道位置，可以減小雷諾數(shù)變化對(duì)流速測(cè)量帶來的影響，從而簡(jiǎn)化流速計(jì)算時(shí)的修正計(jì)算方法，使流量計(jì)熱量計(jì)算更為簡(jiǎn)單準(zhǔn)確。

附圖說明

圖1是本發(fā)明提出的用于超聲波熱量表的雙聲道管體的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是圖1所示的雙聲道管體的剖面圖。

圖3是雙聲道示意圖。

圖4是不同聲道配置方式下K系數(shù)隨雷諾數(shù)變化曲線。

圖1-圖3中，1是圓管體，2是方管體，3是第一傳感器安裝孔，4是第二傳感器安裝孔，5是第三傳感器安裝孔(與第一傳感器安裝孔相對(duì))，6是第四傳感器安裝孔(與第二傳感器安裝孔相對(duì))，7是上傳感器密封腔底座，8是加強(qiáng)筋，9是傳感器走線孔，10是外接表的安裝底座，11是溫度傳感器安裝孔，12是下傳感器密封腔底座。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提出的用于超聲波熱量表的雙聲道管體，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，該雙聲道管體的兩端為圓管體1，中間為方管體2，圓管體1和方管體2之間圓弧過渡。雙聲道管體的外壁上設(shè)有加強(qiáng)筋8。方管體2的外壁上加工有上傳感器密封腔底座7和下傳感器密封腔底座12，上傳感器密封腔底座7和下傳感器密封腔底座12沿管體軸向上下對(duì)稱。上傳感器密封腔底座7中加工有第一傳感器安裝孔3和第二傳感器安裝孔4，下傳感器密封腔底座12中分別加工有第三傳感器安裝孔5和第四傳感器安裝孔6，第一傳感器安裝孔3與第三傳感器安裝孔5相互同軸，第二傳感器安裝孔4與第四傳感器安裝孔6相互同軸，設(shè)方形管體2的管壁與方形管體軸線之間的距離為d，傳感器安裝孔中心線與方形管體軸線的距離為z，則d與z之比滿足0.6＜z/d＜0.7，如圖2中所示。

以下結(jié)合附圖詳細(xì)介紹本發(fā)明的內(nèi)容：本發(fā)明設(shè)計(jì)的如圖1所示的方形管道，采用雙聲道超聲波時(shí)差法測(cè)量原理測(cè)量流速，并根據(jù)測(cè)量的流速計(jì)算管體中的流量及熱量。其中，由傳感器安裝孔中的位置決定了用于測(cè)量的傳感器之間形成的聲道位置，而雙聲道抓緊的位置決定了流量計(jì)算時(shí)的修正方法。本發(fā)明的雙聲道管體結(jié)構(gòu)，保證了最優(yōu)的聲道位置，能夠大大簡(jiǎn)化后續(xù)的管體中的流量及熱量修正計(jì)算。如圖3所示，當(dāng)方形管體2的管壁與方形管體軸線之間的距離為d滿足本發(fā)明的管體設(shè)計(jì)要求時(shí)，聲道位置即由比值z(mì)/d決定，表1給出了5種不同聲道位置對(duì)應(yīng)的參數(shù)，從表1中可以看出，當(dāng)z/d＝0.65時(shí)，對(duì)應(yīng)聲道位置為最優(yōu)聲道位置。在管道截面平均流速時(shí)需要用流速分布修正系數(shù)將聲道平均流速進(jìn)行換算，在最優(yōu)聲道位置下，流速分布修正系數(shù)隨雷諾數(shù)的變化最平穩(wěn)，可以減小雷諾數(shù)變化對(duì)流速測(cè)量帶來的影響，簡(jiǎn)化流速計(jì)算時(shí)的修正計(jì)算方法。

表1雙聲道位置設(shè)計(jì)列表

雙聲道超聲流量計(jì)流速分布修正系數(shù)的計(jì)算公式如下：

公式中，及分別為根據(jù)時(shí)差法超聲波測(cè)速原理計(jì)算獲得的聲道1及聲道2上的平均流速，為真實(shí)參考流速。

圖4給出了修正系數(shù)K在五種聲道配置方式下隨雷諾數(shù)的變化曲線，其中雷諾數(shù)的變化范圍從524到1.68×10⁵，涵蓋了層流到湍流的流動(dòng)狀態(tài)，可以較為全面的考察K系數(shù)的變化情況?？梢园l(fā)現(xiàn)在上述五種聲道配置方式下，K系數(shù)均大于1，這是由于方型管道的橫截面面積相比圓管橫截面面積較小引起的。另一方面K系數(shù)在五種情況下的波動(dòng)情況相互之間存在較大的差異性。當(dāng)聲道以±0.5d安裝時(shí)，K系數(shù)在低雷諾數(shù)下達(dá)到1.2以上，相比其他四種情況都要大，這也從側(cè)面說明了越靠近管道中心位置，聲道流經(jīng)的流場(chǎng)峰值區(qū)域越多，而隨著聲道配置逐漸向兩側(cè)移動(dòng)，K系數(shù)在低雷諾數(shù)下則越接近于1。當(dāng)聲道配置以±0.65d方式安裝時(shí)，K系數(shù)的波動(dòng)程度最小，也就是說在該種聲道位置下，流量計(jì)的測(cè)量性能最為穩(wěn)定。

利用本發(fā)明設(shè)計(jì)的管體組裝成的超聲波熱能表和現(xiàn)有技術(shù)的超聲波熱能表進(jìn)行流量測(cè)試，在流量變化范圍為600-60000L/H(升/小時(shí))，量程比為100:1條件下，待測(cè)流體分別處于不同的流量時(shí)，利用本實(shí)施例的超聲波熱能表對(duì)流體進(jìn)行測(cè)量的測(cè)量相對(duì)誤差絕對(duì)值的平均值均小于2％，達(dá)到2級(jí)精度要求。