დამჭერი ულტრაბგერითი სითბოს მრიცხველებისითხის გადამტან მილსადენებში გადაცემული სითბოს ზუსტი გაზომვის მიღწევა ულტრაბგერითი ნაკადის გაზომვისა და ტემპერატურის სხვაობის მონიტორინგის კომბინაციის გზით. მათი მუშაობა ეფუძნება აკუსტიკურ და თერმოდინამიკურ პრინციპებს, რომლებიც მოიცავს სამ ძირითად პროცესს: ნაკადის გაზომვას, ტემპერატურის სხვაობის აღმოჩენას და სითბოს გამოთვლას და დაგროვებას. აქ მოცემულია მათი მუშაობის მექანიზმის დეტალური აღწერა:
I. ძირითადი კომპონენტები და მათი როლები
სამაგრიანი ულტრაბგერითი სითბოს მრიცხველი შედგება სამი ძირითადი კომპონენტისგან, რომლებიც სინერგიულად მუშაობენ და თითოეულს განსხვავებული ფუნქცია აქვს:
- დამჭერი ულტრაბგერითი ნაკადის სენსორები: პასუხისმგებელნი არიან მილსადენში სითხის მყისიერი ნაკადის სიჩქარის გაზომვაზე. ისინი დამონტაჟებულია გარედან, მიწოდების (ან დაბრუნების) მილის გარე კედელზე, სითხესთან კონტაქტის გარეშე.
- ტემპერატურის სენსორები: როგორც წესი, მაღალი სიზუსტის პლატინის წინააღმდეგობის სენსორების წყვილი (მაგ., PT1000 ±0.1℃ სიზუსტით), რომლებიც დამონტაჟებულია როგორც მიწოდების, ასევე დაბრუნების მილებზე, რათა რეალურ დროში აკონტროლონ მიწოდების წყლის ტემპერატურა (T1) და დაბრუნების წყლის ტემპერატურა (T2).
- მასპინძელი (კალკულატორი): იღებს ნაკადის და ტემპერატურის სიგნალებს, ითვლის სითბოს ჩაშენებული ალგორითმების გამოყენებით და ახორციელებს მონაცემთა ჩვენებას, შენახვას ან გადაცემას.
II. დეტალური სამუშაო ეტაპები
1. ნაკადის გაზომვა: ნაკადის სიჩქარის დაფიქსირება ულტრაბგერითი დროითი სხვაობის მეთოდით
დასამაგრებელი ულტრაბგერითი ნაკადის სენსორი ნაკადის გაზომვის ბირთვს წარმოადგენს და მუშაობს იმავე პრინციპით, როგორც დასამაგრებელი ულტრაბგერითი ნაკადის მრიცხველები:
- სენსორის მონტაჟი: ორი ულტრაბგერითი გადამყვანი (გადამცემი და მიმღები) სიმეტრიულად არის დამაგრებული გარე მილის კედელზე დამჭერების გამოყენებით, რაც ქმნის აკუსტიკური გავრცელების ორ გზას - ერთი სითხის ნაკადის მიმართულებით (ქვევით) და მეორე მის საწინააღმდეგოდ (ზემოთ).
- სიგნალის გადაცემა და მიღება: გადამცემი მონაცვლეობით ასხივებს ულტრაბგერით სიგნალებს დინების მიმართულებით და დინების მიმართულებით. სითხეში ბგერითი ტალღების გავრცელებისას, მათ მოძრაობის დროზე გავლენას ახდენს სითხის სიჩქარე: დინების მიმართულებით სიგნალებს ნაკადი „გადასცემს“, რაც იწვევს მოძრაობის დროის შემცირებას; დინების მიმართულებით სიგნალებს „წინააღმდეგობა“ ექმნება, რაც იწვევს მოძრაობის დროის გაზრდას.
- სიჩქარისა და ნაკადის გაანგარიშება: მასპინძელი ზომავს დროის სხვაობას (Δt) და ითვლის მყისიერ ნაკადის სიჩქარეს (v) ისეთი პარამეტრების გამოყენებით, როგორიცაა მილის დიამეტრი და მასალა. ეს სიჩქარე შემდეგ გარდაიქმნება მყისიერ მოცულობით ნაკადის სიჩქარედ (qv) და ბოლოს, მასის ნაკადის სიჩქარედ (qm) სითხის სიმკვრივის გამოყენებით.
2. ტემპერატურის სხვაობის გაზომვა: ენერგიის ვარიაციის აღრიცხვა მიწოდებისა და დაბრუნების წყალს შორის
ტემპერატურის სენსორები მიმაგრებულია მიწოდებისა და დაბრუნების მილების გარე კედლებზე (ან ჩასმულია ბირთვის ნაკადის ველის დარღვევის გარეშე), რათა რეალურ დროში შეაგროვონ წყლის ტემპერატურა:
- მომარაგების წყლის ტემპერატურა (T1): წარმოადგენს სითბოს გაცვლის სისტემაში შემავალი სითხის საწყის ტემპერატურას (რომელიც უფრო მაღალი ენერგიის მატარებელია).
- დაბრუნებული წყლის ტემპერატურა (T2): წარმოადგენს სისტემიდან გამომავალი სითხის ტემპერატურას სითბოს გაცვლის შემდეგ (შემცირებული ენერგიით, შესაბამისად, უფრო დაბალი ტემპერატურით).
- ტემპერატურის სხვაობის გამოთვლა: მასპინძელი განუწყვეტლივ ითვლის სხვაობას (ΔT=T1−T2). უფრო დიდი ტემპერატურული სხვაობა მიუთითებს დროის ერთეულში მეტი სითბოს გადაცემაზე.
3. სითბოს გაანგარიშება: თერმოდინამიკური ფორმულების მიხედვით მთლიანი სითბოს დაგროვება
ნაკადისა და ტემპერატურის სხვაობის მონაცემების გამოყენებით, მასპინძელი ითვლის და აგროვებს მთლიან სითბოს რეალურ დროში, ძირითადი სითბოს გაზომვის ფორმულის გამოყენებით: Q=∫t1t2qm⋅cp⋅ΔTdt
სად:
სად:
- Q არის დაგროვილი სითბო (ერთეული: კვტ.სთ ან გჯ);
- qm არის მასის ნაკადის მყისიერი სიჩქარე (კგ/სთ);
- cp არის სითხის სპეციფიკური სითბოტევადობა მუდმივი წნევის დროს (ჩვეულებრივ, წყლისთვის);
- ΔT არის მიწოდებისა და დაბრუნების წყალს შორის ტემპერატურული სხვაობა (℃);
- ინტეგრალური ნიშანი წარმოადგენს დროთა განმავლობაში დაგროვებას (t), ანუ გაზომვის დაწყებიდან მიმდინარე მომენტამდე მოხმარებული სითბოს მთლიან რაოდენობას.
მარტივად რომ ვთქვათ, სითბო = მასის ნაკადის სიჩქარე × სპეციფიკური თბოტევადობა × ტემპერატურული სხვაობა × დრო. მასპინძელი მუდმივად აკონტროლებს და აგროვებს ამ მნიშვნელობას, რათა მიიღოს მომხმარებლის მიერ მოხმარებული მთლიანი სითბო.
III. მონაცემთა გამომუშავება და გამოყენება
მასპინძელი ეკრანზე რეალურ დროში აჩვენებს მონაცემებს, როგორიცაა მყისიერი ნაკადის სიჩქარე, მყისიერი სითბო, დაგროვილი სითბო და ტემპერატურის სხვაობა. ის ასევე გადასცემს მონაცემებს მართვის სისტემებს ისეთი ინტერფეისების საშუალებით, როგორიცაა RS485 ან NB-IoT, რაც მხარს უჭერს ისეთ აპლიკაციებს, როგორიცაა გათბობის ანგარიშსწორება და ენერგიის მართვა.
რეზიუმე
სამაგრიანი ულტრაბგერითი სითბოს მრიცხველების ძირითადი ლოგიკა შეიძლება შეჯამდეს შემდეგნაირად: „ნაკადის გაზომვა ულტრაბგერით, ტემპერატურის სხვაობის აღმოჩენა სენსორებით და სითბოს გამოთვლა ალგორითმებით“. მათი არაინტრუზიული დიზაინი გამორიცხავს მილსადენის დაზიანებას და სითხის ჩარევას, ხოლო ულტრაბგერითი ტექნოლოგიისა და ტემპერატურის მონიტორინგის კომბინაცია უზრუნველყოფს ზუსტ გაზომვას ნაკადის ფართო დიაპაზონსა და რთულ სამუშაო პირობებში, რაც მათ ფართოდ გამოყენებადს ხდის გათბობის ბილინგისა და ენერგიის მართვის სცენარებში.
გამოქვეყნების დრო: 2025 წლის 22 ივლისი