热式质量流量计是利用流体流过外热源加热的管道时产生的温度场变化来测量流体质量流量,或利用加热流体时流体温度上升某一值所需的能量与流体质量之间的关系来测量流体质量流量的一种流量仪表。

1.热式质量流量计工作原理

 

热式质量流量计:利用传热原理检测流量的仪表,即利用流动中的流体与热源(流体中加热的物体或测量管外加热体)之间热量交换关系来测量流量的仪表。过去我国习称量热式流量计。

基本原理:通过测量气体流经流量计内加热元件时的冷却效应来计量气体流量的。气体通过的测量段内有两个热阻元件,其中一个作为温度检测,另一个作为加热器。温度传感元件用于检测气体温度,加热器则通过改变电流来保持其温度与被测气体的温度之间有一个恒定的温度差。当气体流速增加,冷却效应越大,使须保持热电阻间恒温的电流也越大。此热传递正比于气体质量流量,即供给电流与气体质量流量有一对应的函数关系来反映气体的流量。

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2.热式质量流量计优缺点

 

优点:

热式质量流量计可测量低流速(气体0.02~2m/s)微小流量;浸入式热式质量流量计可测量低~中偏高流速(气体2~60m/s),插入式热式质量流量计更适合于大管径。

热式质量流量计无活动部件,无分流管的热分布式仪表无阻流件,压力损失很小;带分流管的热分布式仪表和浸入性仪表,虽在测量管道中置有阻流件,但压力损失也不大。

热式质量流量计使用性能相对可靠。与推导式质量流量仪表相比,不需温度传感器压力传感器和计算单元等,仅有流量传感器,组成简单,出现故障概率小。

热分布式仪表用于H2 、N2 、O2、CO 、NO等接近理想气体的双原子气体,不必用这些气体专门标定,直接就用空气标定的仪表,实验证明差别仅2%左右;用于Ar、He等单原子气体则乘系数1.4即可;用于其他气体可用比热容换算,但偏差可能稍大些。

气体的比热容会随着压力温度而变,但在所使用的温度压力附近不大的变化可视为常数。

缺点:

热式质量流量计响应慢。

被测量气体组分变化较大的场所,因cp值和热导率变化,测量值会有较大变化而产生误差。

对小流量而言,仪表会给被测气体带来相当热量。

对于热分布式热式质量流量计,被测气体若在管壁沉积垢层影响测量值,必须定期清洗;对细管型仪表更有易堵塞的缺点,一般情况下不能使用。

对脉动流在使用上将受到限制。

液体用热式质量流量计对于粘性液体在使用上亦受到限制。

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3.热式质量流量计的适用范围

 

1、公用工程---电﹑气﹑ 水处理的监控

热式空气质量流量计广泛应用在管道的气体;通用系统;沼气;煤气;天然气;液化气;锅炉预热空气。

2、石油与天然气工业

热式空气质量流量计广泛应用在能量交换;填井气回收; 燃气计量;气体质量分析;泄漏气测试;天然气测量;火炬气的监控。

3、电力行业

热式空气质量流量计广泛应用在燃料系统中气体分配过程中的气体测量;锅炉及辅助系统中各种气体的测量;热式空气质量流量计广泛应用在燃气炉中气体测量;氢气测量;电厂高炉的一次风、二次风的测量。

4、化学行业

热式空气质量流量计广泛应用在烟气循环监测;采样系统中气体流量计量;引风机的气体流量计量;化肥厂氨气测量 ;电池工厂各种气体流量测量。

5、冶金行业

热式空气质量流量计广泛应用在钢铁厂加气测量;炼铁厂高炉煤气的测量;焦化厂焦炉煤气的测量;轧钢厂加热炉燃气(高炉煤气、焦化煤气、天然气等)的测量控制;热处理淬火炉等的氢、氧、氮等气体的控制。

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