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技术文章  

热式气体流量计测量原理及流量计算


发布日期:2021-10-09 点击:41次
  热式气体质量流量计是利用传热原理,即流动中的流体与热源(流体中加热的物质或测量管外加热体)之间热量交换关系来测量流量的仪表,目前主要用于测量气体。热式流量仪表用得最多有两类,一是利用流动流体传递热量改变测量管壁温度分布的热传导分布效应的热分布式流量计,曾称量热式TMF;另外--类是利用热消散(冷却)效应的金氏定律TMF又由于结构上检测元件伸入测量管内,也称插入型或侵入型。插入型的工作原理及流量计算如下:
  如图所示,插入式热式气体质量流量计由两个电阻温度计组成传感器,一个测温探头,感受流体温度T2另一个电阻温度计由电路加热到温度T1用来测量流体带走的热量变化,亦称测速探头。T1高于T2。并保持△T恒定,即△T=T1-T2。当流体流经传感器时,由于测速探头的自身温度T1高于测温探头感受的温度即流体温度T2,流体便带走了测速探头上的一部分热量(高温向低温传递),使T1下降。电路为保持△T恒定,便增加对测速探头的加热功率,使△T=T1-T2恒定。流体带走测速探头.上多少热量,电路便增加相应数量的电功率,两者之间存在着一个函数关系"。设对测速探头的加热功率为P1,流体的质量流量为Q,则根据流体流过测速探头时所带走的热量与对测速探头的加热功率相对应的原理,得到下列关系式:
 
式(1)中,PocQ
  因此,可以通过测量加热功率P,来测量带走这部分热量的流体的质量流量。由于带走着部分热量的是流体的分子,所以,测速探头直接测量的是流体的质量流速pv,此时,只要乘上管道的横截面积,就可以得到流体的质量流量了。由于气体流过探头时带走热量和气体的质量流量成比例关系,也和探头间温差有关,流量越大,两探头之间温差越小,气体质量流量与温差之间的联系通过质量流速ρv建立"。
 
式中:Qm-质量流量,kg/s;
Kv-测量头仪表系数;
a-速度分布系数;
B一阻塞系数;
x-干扰系数;
A-仪表表体(测量管道)的内橫截面积,m²
ρv一质量流速,kg/(m²·S)。
  基于_上述原理,对于大管径的流量测量来说,虽无相应的大管径标定装置来对流量计进行标定,但只要在标准口径的标定装置.上测定相应的质量流速,也就可方便地测量出大管径中流体的质量流量了。
 
  由
热式气体质量流量计于两个传感器都是用性能稳定的金属铂材料通过特殊工艺密封在316L不锈钢管或抗酸、碱腐蚀的K2760哈氏合金或铂套管中制成,因此极为坚固,并不会污染被测流体或受被测流体污染,且其抗腐蚀性能相当好。 
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