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热式质量流量计的分类与特点
发布时间:  2022/10/27 13:50:50

热式质量流量计的分类与特点

热式质量流量计是基于热量在流体中的传递进行测量的,根据热力学原理的不同可以分为热分布式质量流量计和热扩散式质量流量计两种。热分布式质量流量计作为一种非接触式仪表,适用于小口径微小流量的测量;热扩散式质量流量计作为一种插入式仪表,其传感器放置于管道中间,适用于较大口径流量的测量。

1、热分布式质量流量计

热分布式质量流量计基于流体流动转移热量从而改变前后管壁温度分布的原理而工作的,其测量原理如图1.1所示。传感器部分由一个加热器和两个测温元件构成,加热元件布置在管道中间并进行恒功率加热,两个测温元件对称布置在加热元件的上下游测量管壁温度。

当流速为零时,加热元件两端温度分布相同,此时管壁温度分布如图1.2中蓝线所示。当流速不为零时,流体流动将上游管壁的热量传输到下游管壁,从而改变管壁的温度分布。在一定流量范围内,测温元件之间的温差T与被测流量Q之间成线性关系。因此,通过测量两个测温元件之间的温度差便可直接计算出对应的流量。

热分布式质量流量计可测极微小流速且分辨率高,传感器安装在管道上且与流体不接触,避免了流体的压力损失。此后,在热分布式质量流量计基础上,通过改进发展出毛细管式热式质量流量计,在其主管道附近增加了一个直径小得多的旁路管道,传感器安装在此旁路管道上,一部分被测介质通过旁路进行流动并改变此旁路的温度分布。

2、热扩散式质量流量计

热扩散式质量流量计基于金氏定律,其传感器被不锈钢钢套包裹并插入到管道中间,一个传感器测量流体的温度,称为测温探头,另一个传感器被用来加热,称为测速探头。在流体流速稳定时,流体流动带走的热量与电路提供的加热热量相等实现热平衡,根据加热功率或探头之间的温差与质量流量之间的关系便可计算出质量流量,热扩散式质量流量计的使用与测量方法如图1.3所示。

热扩散式质量流量计传感器无可动部件,被测流体压力损失较小,可测流速范围较大,可以实现100:1甚至是1000:1的量程比,因而在化工、发电和通风测量等领域中得到了广泛应用。

根据测量方法的不同,热扩散式流量计又可以分为恒功率和恒温差型两种,两者在传感器设计、信号调理电路和信号处理方法等方面具有较大的差异。



 
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