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熱式氣體流量計測量原理及流量計算 |
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| 發布日期：2021-10-09 點擊：3877次 |
熱式氣體質量流量計是利用傳熱原理,即流動中的流體與熱源(流體中加熱的物質或測量管外加熱體)之間熱量交換關系來測量流量的儀表，目前主要用于測量氣體。熱式流量儀表用得最多有兩類，一是利用流動流體傳遞熱量改變測量管壁溫度分布的熱傳導分布效應的熱分布式流量計，曾稱量熱式TMF;另外--類是利用熱消散(冷卻)效應的金氏定律TMF又由于結構上檢測元件伸入測量管內,也稱插入型或侵入型。插入型的工作原理及流量計算如下:
如圖所示，插入式熱式氣體質量流量計由兩個電阻溫度計組成傳感器，一個測溫探頭，感受流體溫度T2另一個電阻溫度計由電路加熱到溫度T1用來測量流體帶走的熱量變化，亦稱測速探頭。T1高于T2。并保持△T恒定,即△T=T1-T2。當流體流經傳感器時，由于測速探頭的自身溫度T1高于測溫探頭感受的溫度即流體溫度T2,流體便帶走了測速探頭上的一部分熱量(高溫向低溫傳遞)，使T1下降。電路為保持△T恒定，便增加對測速探頭的加熱功率，使△T=T1-T2恒定。流體帶走測速探頭.上多少熱量，電路便增加相應數量的電功率，兩者之間存在著一個函數關系"。設對測速探頭的加熱功率為P1，流體的質量流量為Q,則根據流體流過測速探頭時所帶走的熱量與對測速探頭的加熱功率相對應的原理，得到下列關系式:
式(1)中，PocQ
因此，可以通過測量加熱功率P,來測量帶走這部分熱量的流體的質量流量。由于帶走著部分熱量的是流體的分子，所以，測速探頭直接測量的是流體的質量流速pv,此時，只要乘上管道的橫截面積，就可以得到流體的質量流量了。由于氣體流過探頭時帶走熱量和氣體的質量流量成比例關系,也和探頭間溫差有關，流量越大，兩探頭之間溫差越小，氣體質量流量與溫差之間的聯系通過質量流速ρv建立"。
式中:Qm-質量流量，kg/s;
Kv-測量頭儀表系數;
a-速度分布系數;
B一阻塞系數;
x-干擾系數;
A-儀表表體(測量管道)的內橫截面積，m²
ρv一質量流速，kg/(m²·S)。
基于_上述原理，對于大管徑的流量測量來說,雖無相應的大管徑標定裝置來對流量計進行標定，但只要在標準口徑的標定裝置.上測定相應的質量流速，也就可方便地測量出大管徑中流體的質量流量了。
由熱式氣體質量流量計中于兩個傳感器都是用性能穩定的金屬鉑材料通過特殊工藝密封在316L不銹鋼管或抗酸、堿腐蝕的K2760哈氏合金或鉑套管中制成，因此極為堅固,并不會污染被測流體或受被測流體污染，且其抗腐蝕性能相當好。 |
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