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

圖1：超聲波時(shí)差法原理示意圖
在圖1 中我們看到有兩個(gè)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(zhǎng)度為L(zhǎng),超聲波順流時(shí)間為T 上游,逆流時(shí)間為T 下游,超聲波的傳播方向與流體的流動(dòng)方向加角為θ，流體的流動(dòng)速度為V。由于流體流動(dòng)的原因，是超聲波順流傳播L 長(zhǎng)度的距離所用的時(shí)間比逆流傳播所用的時(shí)間短，其時(shí)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(shí)間和逆流時(shí)間的時(shí)間差為：

為了簡(jiǎn)化計(jì)算，我們可以假設(shè)流體的速度相對(duì)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(jiǎn)化為： 

從而我們得到流體的速度與傳播時(shí)間差的一個(gè)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(gè)流速（分布）修正系數(shù)K。那么瞬時(shí)流量的公式為： 

求得瞬時(shí)流量后，那么在超聲熱量表中，熱量的積分計(jì)算采用歐洲流行的K 系數(shù)法:設(shè)測(cè)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(duì)供水管道的瞬時(shí)熱水流量 Q 進(jìn)行計(jì)量，經(jīng)過一定時(shí)間的累計(jì)，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(shí)間，單位h; K 為熱焙修正系數(shù)，單位J/ m3;Q 為瞬時(shí)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(shí)間差先求出瞬時(shí)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(shí)間差來測(cè)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(duì)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(jì)中存留，致使壓損增大和影響表計(jì)的正常計(jì)量；

3.使用壽命低：由于結(jié)構(gòu)的原因有一只換能器正對(duì)著水流方向，特殊情況下可能會(huì)因水錘現(xiàn)象造成換能器壽命縮減；
4）采購(gòu)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(dòng)，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(zhǎng)于機(jī)械式熱量表；
2）計(jì)量可靠性好：穿過熱量表前端過濾器的細(xì)小雜質(zhì)，對(duì)超聲波熱量表精確計(jì)量不會(huì)造成影響；
3）計(jì)量糾紛少：超聲波熱量表使用時(shí)，不堵塞，不磨損，計(jì)量精確，利于供熱計(jì)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(shí)間差來測(cè)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(gòu)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(dòng)，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(zhǎng)于機(jī)械式熱量表；
2）計(jì)量可靠性好：穿過熱量表前端過濾器的細(xì)小雜質(zhì)，對(duì)超聲波熱量表精確計(jì)量不會(huì)造成影響；
3）計(jì)量糾紛少：超聲波熱量表使用時(shí)，不堵塞，不磨損，計(jì)量精確，利于供熱計(jì)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?。悍瓷涫匠暡崃勘碓谛】趶匠暡崃勘淼膽?yīng)用中，相對(duì)于直射式超聲波熱量表壓損較??；

 關(guān)于超聲波熱量表結(jié)垢的說法評(píng)斷：

積垢的說法最大憂慮的是反射鏡的結(jié)垢問題。實(shí)際上通過良好的設(shè)計(jì)，完全可以避免結(jié)垢對(duì)反射鏡的影響。
1.超聲波自身具有清洗功能（高頻振蕩信號(hào),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(dòng)而產(chǎn)生數(shù)以萬計(jì)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(zhǎng),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(shí)可產(chǎn)生超過1000個(gè)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(jì)，使水流隨時(shí)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(hào)的接受幅值遠(yuǎn)大于實(shí)際需要的幅值（至少保證3倍以上）；
4.計(jì)量科學(xué)院在實(shí)驗(yàn)中用膠布粘在超聲波反射鏡上,實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)測(cè)量精度沒有影響;我公司在實(shí)際試驗(yàn)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(duì)超聲波的接受幅值并沒有產(chǎn)生影響。

熱能表計(jì)算熱量值的公式：

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

從上面公式可看出：熱量值的計(jì)算必須知道三個(gè)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(gè)有規(guī)律定量，
2、進(jìn)出戶水的溫差℃（依靠溫度傳感器測(cè)量）；
3、瞬時(shí)流量（依靠流量計(jì)測(cè)量）：可分為機(jī)械式流量計(jì)、超聲波式流量計(jì)

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