I. Các thành phần cốt lõi và vai trò của chúng

1. Cảm biến lưu lượng siêu âm kẹp ngoài: Có chức năng đo lưu lượng tức thời của chất lỏng trong đường ống. Chúng được gắn bên ngoài trên thành ngoài của đường ống cấp (hoặc đường ống hồi) mà không tiếp xúc với chất lỏng.
2. Cảm biến nhiệt độ: Thông thường là một cặp cảm biến điện trở bạch kim độ chính xác cao (ví dụ: PT1000 với độ chính xác ±0,1℃), được lắp đặt trên cả đường ống cấp và đường ống hồi để theo dõi nhiệt độ nước cấp (T1) và nhiệt độ nước hồi (T2) trong thời gian thực.
3. Máy chủ (máy tính): Nhận tín hiệu lưu lượng và nhiệt độ, tính toán nhiệt lượng bằng các thuật toán tích hợp sẵn và xử lý việc hiển thị, lưu trữ hoặc truyền dữ liệu.

II. Các bước thực hiện chi tiết

1. Đo lưu lượng: Thu thập vận tốc dòng chảy bằng phương pháp chênh lệch thời gian siêu âm

• Lắp đặt cảm biến: Hai đầu dò siêu âm (bộ phát và bộ thu) được cố định đối xứng vào thành ngoài của ống bằng kẹp, tạo ra hai đường truyền âm – một đường theo hướng dòng chảy của chất lỏng (xuôi dòng) và một đường ngược chiều (ngược dòng).
• Truyền và nhận tín hiệu: Máy phát luân phiên phát ra tín hiệu siêu âm theo hướng xuôi dòng và ngược dòng. Khi sóng âm lan truyền trong chất lỏng, thời gian truyền của chúng bị ảnh hưởng bởi vận tốc của chất lỏng: tín hiệu xuôi dòng được "mang theo" bởi dòng chảy, dẫn đến thời gian truyền ngắn hơn; tín hiệu ngược dòng bị "cản trở", dẫn đến thời gian truyền dài hơn.
• Tính toán vận tốc và lưu lượng: Hệ thống đo sự chênh lệch thời gian (Δt) và tính toán vận tốc dòng chảy tức thời (v) bằng cách sử dụng các thông số như đường kính và vật liệu ống. Vận tốc này sau đó được chuyển đổi thành lưu lượng thể tích tức thời (qv) và cuối cùng là lưu lượng khối lượng (qm) bằng cách sử dụng mật độ chất lỏng.

2. Đo lường chênh lệch nhiệt độ: Ghi nhận sự biến thiên năng lượng giữa nước cấp và nước hồi

• Nhiệt độ nước cấp (T1): Biểu thị nhiệt độ ban đầu của chất lỏng đi vào hệ thống trao đổi nhiệt (mang năng lượng cao hơn).
• Nhiệt độ nước hồi lưu (T2): Biểu thị nhiệt độ của chất lỏng thoát ra khỏi hệ thống sau quá trình trao đổi nhiệt (với năng lượng giảm đi, do đó nhiệt độ thấp hơn).
• Tính toán chênh lệch nhiệt độ: Máy chủ liên tục tính toán sự chênh lệch (ΔT = T1 - T2). Chênh lệch nhiệt độ càng lớn cho thấy lượng nhiệt truyền đi trên mỗi đơn vị thời gian càng nhiều.

3. Tính toán nhiệt lượng: Tích lũy tổng nhiệt lượng dựa trên các công thức nhiệt động lực học

• Q là lượng nhiệt tích lũy (đơn vị: kWh hoặc GJ);
• qm là lưu lượng khối lượng tức thời (kg/h);
• cp là nhiệt dung riêng của chất lỏng ở áp suất không đổi (đối với nước, thường là...).);
• ΔT là sự chênh lệch nhiệt độ giữa nước cấp và nước hồi (℃);
• Dấu tích phân biểu thị sự tích lũy theo thời gian (t), tức là tổng lượng nhiệt tiêu thụ từ khi bắt đầu đo đến thời điểm hiện tại.

III. Kết quả đầu ra dữ liệu và các ứng dụng

Bản tóm tắt