热能表检定装置的不确定度

1、热能表检定装置的不确定度热能表由流量传感器、配对温度传感器和计算器三个局部组成。 按国家计量检定规程要 求，热能表在进行定型鉴定时应对三个局部分别进行试验，正常检定时可进行总量检定。另外，就上述形式的热能表而言，目前还没有一种标准装置可直接提供一个标准热能的物理量与被检热能表进行比拟。也就是说，不管任何形式的热能表检定装置实际意义上都是由上面 三个局部独立的检定装置组合而成。即热能表检定装置在组成上包含热水流量标准装置、配对温度传感器检定装置和计算器检定装置三个局部。所谓热能表的整体检定是指三个局部有效地组合。热能表检定装置的工作原理：根据国家计量检定规程 JJG225-2001，用总量检定法

2、检定热量表的示值时，将流经热能 表中载热液体集中于标准衡器中，通过始值mO、结束值ml、热水装置水温以及环境温度，算出实际热量，比拟热量表显示热量与实际热量，得到热能表的示值误差。一、数学模型人日minqpE = ± 3 + 4 +0.02卫日qIJ式中：E 热量表热量值的最大允许误差；0 mi最小允许温差，在此温差下；0热交换系统中载热液体的入口温度和出口温度之差；qp热量表在其计量不超过最大允许误差下可连续运行的最大流量；q流量。1液体流量标准装置不确定度分析1.1被测体积理论计算公式：VnKcW(tw)式中：vn：流过水体积M :水体积称量值；W(tw):测量过程中在tw温度下

3、被检表处水密度Kk：空气浮力修正系数AB式中：匚：称量容器外空气密度；(1.20 kg/m3)'称量容器中空气密度；(1.14 kg/m3)心：水密度；(988 kg/m3) 喀：标准砝码密度；(8000 kg/m3)Kk=1.0010Kc :插入称量容器中管道修正系数式中：Ac :插入管截面积Al :称量容器面积1.2误差分析如考虑到系统其它局部可能影响测量结果，可将上面理论计算公式修正为:Vn =-Kk KcVggNzV°W( tw)式中：、Vg :中间管道温度变化引起的误差、Vh：换向器引起的误差、Vz :蒸发引起的水体积变化、Vq：水中气泡引起的误差1.3标准不确定度

4、根据上式可得出测量值 Vn的相对合成标准不确定度为:2 .严)2Uk)2 比)2 UG)2 严)2v p 7'丿 V 7/ 7/ 7-wKkKcVnVn1.4各项标准不确定度的评定方法 对A类不确定度按标准差的计算公式确定:自由度为n-1。对B类不确定度按矩形分布确定:自由度为g。1) 称不确定度在质量法液体流量标准装置中标准称量设备通常选用电子称。流量计量中所使用的电子称 具有如下特点具有去皮重功能，即称的最大允许误差适用于除皮重后的净重值。虽然称有其最小称量值，但流量装置上使用的电子称一般在2/3满量程以上使用。称的不确定度用相对不确定度表示以下为分度值为50g的3级150Kg电子

5、秤进行不确定度分析(1)电子秤允许误差造成的不确定度u(m1)设电子秤的允许误差为i50g,按矩形分布考虑，取k= - 3 ,那么u(m1) =0.028 (kg)分辨力的为±10g，按矩形分布考虑，取k= 3，那么：u(m2 ) =0.006(kg)电子秤的标准不确定度u(m)u(m)二.j(m-) 2 U(m2) 2hfO.02920.0062=0.03(kg)(4)电子秤的相对标准不确定度ur (m)ur(m)皿m电子称的净称重量值m为 200Kg，那么:Ur(m)=u(m)m = 0.03/150=0.00022) 水密度纯水的密度；-w可通过下式计算：W ( tW , Pw

6、 ) = ( “ W de K ：w )( 1 - W tW )( 1 W pW )查表值：Wde的不确定度可忽略不计。因实际使用水存在不定程度的污染会引起水密度的 变化，其修正系数 K W由定期对水的检测结果得出，其不确定度可通过K :W测量结果的不确定度与变化后的水密度来估测，取其极限值0.05%，那么：u(K'W)/'w =0.05%/、3 = 0.03%温度对密度的相对不确定度的影响是由W、:tW决定的。水的热系数 W在 50C附近的值约为0.0005C-1。被测表处温度的误差、&可由温度计的误差限来估算，我们取、輪=± 0.5C，那么:小“ 、0.0

7、005 汉 0.5u( W、tW ) ： 100% =0.014%水的压缩性影响很小， 其压缩系数为 W=0.0005MPa-1,因装置最大工作压力为 0.3MPa , 可得出 u( w、pw) w 0.009%。这样可求出水的密度的相对标准不确定度为：、 2u(W)_ u ( K ：W)222u(W、tw) u(W、pw)= O.。33 %：W.：W3) 空气浮力空气浮力修正系数值 Kk=1.0010其误差不会大于0.0001，其对应的标准不确定度 uk/K k<0.006%，可忽略不计。4) 中间管道温度变化带来的影响此影响主要指被检表至标准器中间管道因温度变化和管道与水的热胀系数不

8、同而引起 的体积变化所带来的影响。Uh =丄VNtmin100% =0.05%换向器B类最大相对不确定度为0.07%。那么换向器的相对标准不确定度为:uHVh=0.08%。沽Vnwg"式中：W水的膨胀系数，在 50C附近为0.0005 C-1 g 管道材质的膨胀系数，其值为 0.00005 C-1过一试验过程中介质温度的变化当检定大流量点时，因 Vg<<Vn，可忽略不计，当检定最小流量时必须给予考虑。 设极限情况下，Vn=10L,厶t=2 C,装置Vg=8L，贝U、.Vg/Vn=0.072%ug/V n=0.04%5插入管的浮力影响Ug/Kg<0.01%可忽略不在实

9、际中对插入管修正系数的准确性进行了实际的测试，其值 计。6换向器首先按规程要求用流量计检定换向器的不确定度是整个合成标准不确定度的主要组成局部。 法测出换向器时间差 t，其相对标准不确定度为：-n严匡 ti -At)2i An17蒸发量所以应尽量采取有效措施防止热水在测量过程中的蒸发对装置测量准确度的影响很大，蒸发量的损失。m3的空气升高1C并达饱合状态需蒸发约0.0038 kg的热水,水的蒸发是从一个水气饱合状态变成另一个饱合状态的过程中发生的。在水温为 50 C条件时，我们知道使1即：0.003850f kg2m3丿设称量容器中空气的体积为为：Vk，:t为注水前后的温度差，那么相对称量水质

10、量的蒸发量mFv市100心8竺=Fv 2.2 10-Vk -t %Vn 3Vn可看出此影响量较大，所以装置在使用时明确控制，即规定Vk/Vn不得大于2, 二次检定的时间间隔不得大于 2min，确保.:t值不超过20C。考虑到其它不确定因素影响，取极限 值为：Uz /Vn =0.05%8)气泡水中的气泡能给测量结果带来很大影响，所以装置设计时必须具有相应措施。因装置有排气装置和视窗观察口，所以正常情况下不会对测量结果带来影响。此项影响可忽略不计。如在被检表后与标准器之间的管道中某处躲藏有一气泡，当温度压力没有变化时，对测量结果没有影响。如在测量过程中温度发生了变化，现对其影响作一测算：设此项不确定度为 Uq/Vn三0.01%, Vq为气泡所占体积。那么：Vq/Vn3 0.01% 乞 0.017%另空气的膨胀系数矗二0037 C-1 , ：VQ=0.0037VQ ：t，即:.：Vq<