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超聲波熱量表（Ultrasonic Heat meter）是在超聲波流量計的基礎(chǔ)上加上溫度測量，由流體的流量和供、回水溫差來計算出向用戶提供的熱量。其中流量測量部分是應(yīng)用一對超聲波換能器相向交替（或同時）收發(fā)超聲波，通過觀測超聲波在介質(zhì)中的順流和逆流傳播時間差來間接測量流體的流速，再通過流速來計算流量的一種間接測量方法，如圖1 所示。

圖1：超聲波時差法原理示意圖
在圖1 中我們看到有兩個換能器，順流換能器和逆流換能器，兩只換能器分別安裝在流體管線的兩側(cè)并相距一定距離，管線的內(nèi)直徑為D，超聲波行走的路徑長度為L,超聲波順流時間為T 上游,逆流時間為T 下游,超聲波的傳播方向與流體的流動方向加角為θ，流體的流動速度為V。由于流體流動的原因，是超聲波順流傳播L 長度的距離所用的時間比逆流傳播所用的時間短，其時間差可用下式表示： 

*其中C 為聲音在水中傳播的速度。
那么順流時間和逆流時間的時間差為：

為了簡化計算，我們可以假設(shè)流體的速度相對于聲波在流體中傳播的速度是非常微小的，那么我們可以將上式簡化為： 

從而我們得到流體的速度與傳播時間差的一個線性公式為:
 
需要特別強(qiáng)調(diào)的一點(diǎn)是V 是流體沿著管道中心線的線速度，考慮到液體流速沿管道直徑的不均勻分布情況，我們還需要加一個流速（分布）修正系數(shù)K。那么瞬時流量的公式為： 

求得瞬時流量后，那么在超聲熱量表中，熱量的積分計算采用歐洲流行的K 系數(shù)法:設(shè)測得進(jìn)水管的水溫為T1，出水管水溫為T2，則進(jìn)出水的溫度差為△T，利用流量傳感器對供水管道的瞬時熱水流量 Q 進(jìn)行計量，經(jīng)過一定時間的累計，便得到用戶消耗的熱量值，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為： 

式中，E 為熱交換系統(tǒng)輸出熱量，單位J;t 為流量累積時間，單位h; K 為熱焙修正系數(shù)，單位J/ m3;Q 為瞬時熱水流量， 單位m3/h; △T 為進(jìn)出水的溫度差，單位℃。這樣我們就可以通過超聲波傳播的時間差先求出瞬時流量，進(jìn)而獲得消耗的熱量了 。

1．直射式超聲波熱量表

圖片：


大口徑結(jié)構(gòu)：

小口徑結(jié)構(gòu)

特點(diǎn)：靠超聲波順?biāo)湍嫠畟鞑サ臅r間差來測水量。適用于大口徑熱量表。
缺點(diǎn)：

1. 壓損較大：直射式超聲波熱量表在小口徑超聲波熱量表的應(yīng)用中，相對于反射式超聲波熱量表壓損較大；
2. 易滯留雜質(zhì)：小口徑直射式超聲波熱量表機(jī)構(gòu)的特殊性，極易造成雜質(zhì)在流量計中存留，致使壓損增大和影響表計的正常計量；

3.使用壽命低：由于結(jié)構(gòu)的原因有一只換能器正對著水流方向，特殊情況下可能會因水錘現(xiàn)象造成換能器壽命縮減；
4）采購成本高：原材料成本高于機(jī)械式熱量表；
優(yōu)點(diǎn)：
1）綜合使用成本低：無機(jī)械葉輪轉(zhuǎn)動，不產(chǎn)生機(jī)械磨損，后期使用、維護(hù)成本低，使用壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)長于機(jī)械式熱量表；
2）計量可靠性好：穿過熱量表前端過濾器的細(xì)小雜質(zhì)，對超聲波熱量表精確計量不會造成影響；
3）計量糾紛少：超聲波熱量表使用時，不堵塞，不磨損，計量精確，利于供熱計量工作的順利進(jìn)行；
4）維護(hù)方便：超聲波熱量表基本屬于免維護(hù)產(chǎn)品。

2．反射式超聲波熱量表
圖片：

原理結(jié)構(gòu)：
 

特點(diǎn)：靠超聲波順?biāo)湍嫠畟鞑サ臅r間差來測水量。適合用于小口徑熱量表。是目前小口徑熱量表的主流結(jié)構(gòu)，壓損較低。
缺點(diǎn)：

1. 采購成本高：原材料成本高于機(jī)械式熱量表；

優(yōu)點(diǎn)：
1）綜合使用成本低：無機(jī)械葉輪轉(zhuǎn)動，不產(chǎn)生機(jī)械磨損，后期使用、維護(hù)成本低，使用壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)長于機(jī)械式熱量表；
2）計量可靠性好：穿過熱量表前端過濾器的細(xì)小雜質(zhì)，對超聲波熱量表精確計量不會造成影響；
3）計量糾紛少：超聲波熱量表使用時，不堵塞，不磨損，計量精確，利于供熱計量工作的順利進(jìn)行；
4）維護(hù)方便：超聲波熱量表基本屬于免維護(hù)產(chǎn)品。
5）壓損較小：反射式超聲波熱量表在小口徑超聲波熱量表的應(yīng)用中，相對于直射式超聲波熱量表壓損較小；

 關(guān)于超聲波熱量表結(jié)垢的說法評斷：

積垢的說法最大憂慮的是反射鏡的結(jié)垢問題。實際上通過良好的設(shè)計，完全可以避免結(jié)垢對反射鏡的影響。
1.超聲波自身具有清洗功能（高頻振蕩信號,通過超聲波換能器轉(zhuǎn)成高頻機(jī)械振蕩(超聲波)而傳播到介質(zhì)(水)中,超聲波在水中的輻射,使液體震動而產(chǎn)生數(shù)以萬計的微小氣泡,這些氣泡在超聲波縱向傳播形成的負(fù)壓區(qū)產(chǎn)生,生長,而在正壓區(qū)迅速閉合,在這種被稱為空化效應(yīng)的過程中,微小氣泡閉合時可產(chǎn)生超過1000個大氣壓的瞬間高壓.連續(xù)不斷產(chǎn)生的瞬間高壓,就像一連串小爆炸一樣不斷沖擊物件表面,是物體表面及縫隙中的污垢迅速剝落,從而達(dá)到清洗物體的目的。）；
2.通過特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計，使水流隨時清洗換能器表面；
3.通過加大換能器發(fā)射電路的功率及提高接受電路的靈敏度使超聲波信號的接受幅值遠(yuǎn)大于實際需要的幅值（至少保證3倍以上）；
4.計量科學(xué)院在實驗中用膠布粘在超聲波反射鏡上,實驗結(jié)果對測量精度沒有影響;我公司在實際試驗中使用已經(jīng)結(jié)垢的反射鏡(普通易結(jié)垢材質(zhì)做成的)對超聲波的接受幅值并沒有產(chǎn)生影響。

熱能表計算熱量值的公式：

1. 總耗熱kwh=（進(jìn)水溫度℃—回水溫度℃）×瞬時流量m3/h×K系數(shù)

從上面公式可看出：熱量值的計算必須知道三個數(shù)值：
1、K系數(shù)是指水在不同溫度下所能攜帶熱量能力的函數(shù)值，是一個有規(guī)律定量，
2、進(jìn)出戶水的溫差℃（依靠溫度傳感器測量）；
3、瞬時流量（依靠流量計測量）：可分為機(jī)械式流量計、超聲波式流量計

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