CN105606171A - 热水流量计 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种热水流量计，包括管体及电气模块；管体由隔热材料构成，其内部中央设有电热体；电热体的两端分别设有一个对管体内水温进行测量的电子温度计；管体内还设有用于检测水体流动的水流传感器；电热体、电子温度计、水流传感器耦合至设于管体外的电气模块；电气模块包括使电热体恒功率发热的供电模块以及对电子温度计返回的数值进行计算的运算模块，以及对用水量输出的显示模块；电热体仅在所述水流传感器检测到水体流动时发热；该热水流量计成本较低，难以损坏，并且可在不对流体造成压力损失的前提下测量管道内的水体流量。

Description

热水流量计

技术领域

本发明涉及机电设备领域，特别地，是一种水流流量计。

背景技术

对于目前的水流流量计，广泛采用的是机械式水流计，其具有机械表芯，缺点是内部传动部件复杂，容易损坏；为此，目前出现较多形式的机电水表，其中主要包括两大类，一类为超声波流量计，其结构简单，难以损坏，但成本较大，误差明显；另一类是压差式流量计，其需要采用节流孔板在流水管道内对水体进行节流；其缺点是压力损失较大。因此，各种机电类水流计均需要进一步地改进和提高。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种热水流量计，该热水流量计成本较低，难以损坏，并且可在不对流体造成压力损失的前提下测量管道内的水体流量。

本发明实现技术目的所采用的技术方案是：该热水流量计包括管体及电气模块；所述管体由隔热材料构成，其内部中央设有一段对水流不构成阻碍的电热体；所述电热体的两端分别设有一个对管体内水温进行测量的电子温度计；所述管体内还设有用于检测水体流动的水流传感器；所述电热体、电子温度计、水流传感器耦合至设于管体外的所述电气模块；所述电气模块包括使所述电热体恒功率发热的供电模块以及对所述电子温度计返回的数值进行计算的运算模块，以及对用水量输出的显示模块；所述电热体仅在所述水流传感器检测到水体流动时发热；所述运算模块按如下方式运算：设电热体的当前功率为P，电热体上游的电子温度计温度为T1，下游的电子温度计温度为T2，电子温度计所在处水流横截面积为S，水体密度为ρ，水流当前速度为v，比热容为C；则v*S*ρ*C*（T2-T1）=P，vS=P/[（T2-T1）ρC]，用水总量M=M0+vSdt，其中，M0为每次用水时该流量计的初始用水总量。

作为优选，所述水流传感器为贴设于管体内壁的电子压强计，其将管体内压强出现一个下降沿时，判定为管体内有水体流动，而在管体内出现一个上升沿时，判定为水流截止。

作为优选，所述电热体为呈直螺管形的电热管，所述管体的中部为一段粗管，粗管两端为细管；该粗管的内径等于所述电热管的外径，粗管的长度等于电热管的长度；所述细管的内径等于所述电热管的内径；以使电热管不对水流构成阻碍。

作为优选，所述电子温度计呈圆环形，嵌置在制于所述管体内壁的环槽内。

本发明的有益效果在于：该热水流量计在工作过程中，由所述电热体所产生的热量向管体水体扩散，由于水体的流动，显然电热体上游的温度低于下游的温度；根据此温度差，即可推算水体流速，具体关系将在具体实施方式中进行推导；将水流速度与电子温度计处的水流横截面积相乘，并将此乘积对时间积分，即可获得用水量；由于电热体、电子温度计等部件成本较低，使该热水流量计整体成本较低，并且，各部件由于无需获取水流的动力，故而不对水流构成阻碍，使水流几乎没有压力损失。

附图说明

图1是本热水流量计的一个实施例示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：

在图1所示实施例中，该热水流量计包括管体1及电气模块2；所述管体1由隔热材料构成；管体1的中部为一段粗管，两端为细管；所述粗管内设有一段电热体3，其为呈直螺管形的电热管；所述粗管的内径等于所述电热管的外径，粗管的长度等于电热管的长度；所述细管的内径等于所述电热管的内径；以使电热管不对水流构成阻碍。

所述电热体3的两端分别设有一个对管体1内水温进行测量的电子温度计41、42；所述电子温度计41、42呈圆环形，嵌置在制于所述管体内壁的环槽内，亦不对水流构成阻碍。

所述管体1内还设有用于检测水体流动的水流传感器5；所述水流传感器5为贴设于管体内壁的电子压强计，其将管体1内压强出现一个下降沿时，判定为管体内有水体流动，而在管体内出现一个上升沿时，判定为水流截止；其依据是，当用户打开水龙头时，管体内即刻出现一个水流速度，根据流体力学原理，水体内压力骤减至一个低压值，即，使压强出现一个下降沿，而水流截止时，水体内压强即可恢复到静压值，使压强出现一个上升沿。除此之外，所述水流传感器5也可以采用拾音器，并在拾取水流特征音时，判定为水体流动，无特征音时判定为水流截止。

所述电热体3、电子温度计41、42、水流传感器5耦合至设于管体1外的所述电气模块2。

所述电气模块2包括使所述电热体3恒功率发热的供电模块以及对所述电子温度计41、42返回的数值进行计算的运算模块，以及对用水量输出的显示模块；所述电热体3仅在所述水流传感器5检测到水体流动时发热；所述运算模块按如下方式运算：设电热体3的当前功率为P，电热体3上游的电子温度计41温度为T1，下游的电子温度计42温度为T2，电子温度计41、42所在处水流横截面积为S，水体密度为ρ，水流当前速度为v，比热容为C，其中，S、ρ、C为常量；则v*dt*S*ρ*C*（T2-T1）=P*dt①，对于①式，具体地，考虑上游电子温度计41与下游电子温度计42之间的一段流体M1，经历一个微分时间dt，该段流体M2向下游移动一个距离v*dt，形成流体M2，比较流体M1、M2的热量差，显然差值仅存在于流体M1后端v*dt*S的体积与流体M2前端v*dt*S的体积中，由于该体积为微分体积，因此对应的温度为T1、T2，因此，热量差为v*dt*S*ρ*C*（T2-T1），该热量差为微分时间dt中，流体M1所获得的由电热体3提供的热量P*dt，由此得到①式；需要提出的是，由于在水体流动过程中，只要电热体3的功率控制在较小的范围（事实上，为了省电，功率自然越小越好），电热体3上热量就不会堆积，即电热体3总能快速平衡在较为稳定的温度，因此在计算过程中，假设了电热体3所产生的热量均被水流所吸收，由①式，得：vS=P/[（T2-T1）ρC]，而用水总量M=M0+vSdt，其中，M0为每次用水时该流量计的初始用水总量。

上述热水流量计，由于电热体3、电子温度计41、42等部件成本较低，使该热水流量计整体成本较低，并且，各部件由于无需获取水流的动力，故而不对水流构成阻碍，使水流几乎没有压力损失。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种热水流量计，包括管体（1）及电气模块（2）；所述管体（1）由隔热材料构成，其特征在于：管体（1）内部中央设有一段对水流不构成阻碍的电热体（3）；所述电热体（3）的两端分别设有一个对管体内水温进行测量的电子温度计（41、42）；所述管体（1）内还设有用于检测水体流动的水流传感器（5）；所述电热体（3）、电子温度计（41、42）、水流传感器（5）耦合至设于管体外的所述电气模块（2）；所述电气模块（2）包括使所述电热体（3）恒功率发热的供电模块以及对所述电子温度计（41、42）返回的数值进行计算的运算模块，以及对用水量输出的显示模块；所述电热体（3）仅在所述水流传感器（5）检测到水体流动时发热；所述运算模块按如下方式运算：设电热体（3）的当前功率为P，电热体（3）上游的电子温度计（41）温度为T1，下游的电子温度计（42）温度为T2，电子温度计（41、42）所在处水流横截面积为S，水体密度为ρ，水流当前速度为v，比热容为C；则v*S*ρ*C*（T2-T1）=P，vS=P/[（T2-T1）ρC]，用水总量M=M0+vSdt，其中，M0为每次用水时该流量计的初始用水总量。

2.根据权利要求1所述的热水流量计，其特征在于：所述水流传感器（5）为贴设于管体（1）内壁的电子压强计，其将管体内压强出现一个下降沿时，判定为管体（1）内有水体流动，而在管体（1）内出现一个上升沿时，判定为水流截止。

3.根据权利要求1所述的热水流量计，其特征在于：所述电热体（3）为呈直螺管形的电热管，所述管体（1）的中部为一段粗管，粗管两端为细管；该粗管的内径等于所述电热管（3）的外径，粗管的长度等于电热管（3）的长度；所述细管的内径等于所述电热管（3）的内径；以使电热管（3）不对水流构成阻碍。

4.根据权利要求1或3所述的热水流量计，其特征在于：，所述电子温度计（41、42）呈圆环形，嵌置在制于所述管体（3）内壁的环槽内。