夾式超音波測溫儀透過超音波流量測量和溫差監測相結合，可以精確測量流體輸送管道中的傳熱。其工作原理基於聲學和熱力學原理，包含三個核心過程：流量測量、溫差檢測和熱量計算與累積。以下是其工作原理的詳細分解：
一、核心組成部分及其作用
夾式超音波測溫儀由三個關鍵部件組成，它們協同工作，每個部件都有其獨特的功能：
- 夾裝式超音波流量感測器：用於測量管道內流體的瞬時流量。它們安裝在供水（或回水）管道的外壁上，不與流體接觸。
- 溫度感測器：通常為一對高精度鉑電阻感測器（例如，精度為±0.1℃的PT1000），安裝在供水管和回水管上，以即時監測供水溫度（T1）和回水溫度（T2）。
- 主機（計算器）：接收流量和溫度訊號，使用內建演算法計算熱量，並處理資料顯示、儲存或傳輸。
二、詳細工作步驟
1. 流量測量：利用超音波時差法取得流速
夾裝式超音波流量感測器是流量測量的核心部件，其工作原理與夾裝式超音波流量計相同：
- 感測器安裝：兩個超音波換能器（發射器和接收器）用夾具對稱地固定在管道外壁上，形成兩條聲波傳播路徑－一條沿著流體流動方向（下游），另一條則與之相反（上游）。
- 訊號發射與接收：發射器交替地向下游和上游方向發射超音波訊號。聲波在流體中傳播時，其傳播時間受流體速度的影響：下游訊號隨流體“流動”，傳播時間較短；上游訊號受到流體“阻力”，傳播時間較長。
- 速度和流量計算：主機測量時間差 (Δt)，並利用管徑和材料等參數計算瞬時流速 (v)。然後，將該速度轉換為瞬時體積流量 (qv)，最後利用流體密度轉換為質量流量 (qm)。
2. 溫差測量：捕捉供水和回水之間的能量變化
溫度感測器安裝在供水管和回水管的外壁上（或插入管道而不擾亂核心流場），以即時收集水溫：
- 供水溫度（T1）：表示進入熱交換系統的流體的初始溫度（攜帶較高能量）。
- 回水溫度（T2）：表示熱交換後離開系統的流體的溫度（能量減少，因此溫度降低）。
- 溫差計算：主機持續計算溫差（ΔT=T1-T2）。溫差越大，表示單位時間內傳遞的熱量越多。
3. 熱量計算：基於熱力學公式的總熱量累積
利用流量和溫差數據，主機使用核心熱計量公式即時計算並累積總熱量：Q=∫t1t2qm⋅cp⋅ΔTdt
在哪裡：
在哪裡：
- Q 為累積熱量（單位：kWh 或 GJ）；
- qm 是瞬時質量流量（kg/h）；
- cp 是流體在恆壓下的比熱容（對於水而言，通常為 ）。);
- ΔT 是供水和回水之間的溫度差（℃）；
- 積分符號表示隨時間 (t) 的累積，即從開始計量到當下時刻消耗的總熱量。
簡單來說，熱量 = 質量流量 × 比熱容 × 溫差 × 時間。主機持續監測並累積該值，從而計算出使用者消耗的總熱量。
三、數據輸出與應用
主機螢幕上即時顯示瞬時流量、瞬時熱、累積熱量和溫差等資料。它還能透過RS485或NB-IoT等介面將資料傳輸到管理系統，支援暖氣計費和能源管理等應用。
概括
夾裝式超音波熱量表的核心邏輯可概括為：「利用超音波測量流量，利用感測器檢測溫差，並利用演算法計算熱量」。其非侵入式設計避免了對管道的損壞和流體幹擾，同時超音波技術與溫度監測的結合確保了在寬廣的流量範圍和復雜的工況下都能實現精確計量，因此廣泛應用於供熱計費和能源管理領域。
發佈時間：2025年7月22日