关于热能表检定装置中热水蒸发量对计量准确度的影响

　　热能表检定装置与一般液体流量检定装置的结构和工作原理基本一致，区别在于它使用的介质需要在不同温度(如50℃、85℃)下进行计量，这就造成了它与一般液体流量检定装置的区别。热能表检定装置系统由控温水箱、水泵、试验管路、标准流量计组、换向器、称重设备、控制设备和加热系统等组成。

　　一、蒸发量对热能表热水流量检定装置的影响

　　当水温为52℃左右时，分别在容器装载不同质量的水进行试验。 每隔10min电子天平测量一次质量，其中使用的电子天平的最小分辨力为0.02kg。 试验数据如表1、表2、表3所示。

　　由表1数据经过计算，得到前10min、前20min、前30min 蒸 发 的 速 度 分 别 为 0.014kg/min、0.012kg/min、0.014kg/min。

　　由表2数据经过计算，得到前10min、前20min、前30min 蒸 发 的 速 度 分 别 为 0.012kg/min、0.012kg/min、0.012kg/min。

　　由表3数据经过计算，得到前10min、前20min、前30min 蒸 发 的 速 度 分 别 为 0.016kg/min、0.016kg/min、0.014kg/min。

　　理论上说，容器内热水多时，整体热量大，蒸发的速度应快些，但从表1和表2并未发现明显的差别。 相反地，从表3可以看出，当容器内热水少时，蒸发的速度反而加快。 这是为什么呢?

　　首先， 实验中使用的容器具有固定的横截面积，当覆盖底部并具有一定高度后，其蒸发的速度基本是一样的，虽然整体水量大，但容器边界制止了它的蒸发，而上面靠近大气的边界层水温基本相同，造成蒸发速度基本一致，没有明显差别。

　　其次，当容器内水逐渐少到一定程度时，靠近容器底部与壁面的水相比于中间的水的比例增大，换热速度增快，分子运动加剧，宏观上体现为水蒸发量加大。 得到蒸发速度曲线，即蒸发量与时间的比值曲线(见图1)。

　　这里有一个问题，为什么最大采用75kg? 这是由于实验中秤分辨力为0.02kg，假设均匀分布，其造成的影响为0.013%，足以满足测量准确度的要求。

　　得到以上结论后，就可以实际应用了。 检测一台椭圆齿轮流量计，最小流量为150L/min，其分辨力为0.01L，实验中我们测量了75kg，则进水时间为30min。 我们知道在热水进入称量容器的同时，水也在不断地蒸发。由以上曲线可以知道，在某一临界点之下，在此假设它为25kg，那么在25kg以下， 可以认为蒸发速度为0.016kg/min;当大于25kg后，可以认为蒸发速度为0.012kg/min。 25kg水进入容器需多长时间呢? 根据流量公式Qm=M/t， 约为10min，则这10min 水蒸发为 10×0.016=0.16kg， 然后从25kg到75kg约为20min， 蒸发量为20×0.012=0.24kg，得到共蒸发了0.16+0.24=0.40kg。