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热式气体质量流量计的应用与原理分析

发布时间:2018-05-25 14:32

热式气体质量流量计由于自身独有的优良特性正被越来越多的用户认可和使用,现已应用在许多气体流量测量场合。但是在这些应用中也存在着许多问题和误区,许多生产厂家不负责任的宣传误导以及产品的质量缺陷使产品使用出现了许多障碍和盲区,造成许多用户对热式气体质量流量计产生误解,有的是盲目的认为热式流量计可以测量所有工况条件下的气体,有的是对热式流量计排斥和反对。本人这几年致力于推广和宣传热式气体流量计产品,接触了多个国内国外品牌的流量计,也在实际推广中碰到了许多应用问题,积累了大量的案例,在总结这些案例,得到了一些自己的感悟,愿意拿出来和各位朋友分享。
本篇将从专业的角度为大家解答疑惑,帮助各行业的热工人员正确选择热式气体质量流量计。我们将从三个方面来一一阐述:
一.正确认识热式气体质量流量计原理
    热式气体质量流量计的起源是来自于热线式风速计。铂电热丝的温度与流体流速的变化有一个比例关系:流速越快,带走的热量越多。下面简单说明为什么通过检测热量的变化就能得到气体的质量流量。
     公式:H=m×Cp×ΔT
    测的热量H,同时固定温度差ΔT,对于固定比热容Cp的气体,就可以直接求得气体的质量流量m。
    下面我们在从微观上说明为什么是气体直接质量流量测量。
 
如图所示,气体分子与加热壁接触完成热传导而带走探针上的热量。由于不同气体分子带走热量的能力不一样,所以在已知气体分子导热能力的情况下(Cp值已知),可以通过测量耗散的电功率直接获得流过的气体分子数(气体分子数也就是质量数),从而获得气体的质量流量。
我们将公式:H=m×Cp×ΔT变换一下,可以得到:m=H/Cp×ΔT
      其中:m是气体质量流量
            H是补偿的电功率大小
            Cp是定压比热容,与气体种类有关
            ΔT是两探头间的温度差
从上面公式可以引申出两种热式原理:把分母的温度差恒定,通过实时测量气体带走热量H的大小来得到气体的质量流量,这就是目前市场上主流的恒温差热式。如果把分子的热量H恒定,实时测量温度差的大小来得到气体质量流量,就是恒功率热式。
恒温差原理具有非常好的的低流量特性,即使质量流速低到0.1Nm/s都有很好的线性。此外还具有快速响应的能力。恒功率原理可以检测较高的流速变化,在大流速应用场合有非常好的表现力,但低流速特性不如恒温差,其次响应时间相对于恒温差较差。

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