熱式氣體質(zhì)量流量計直接測量氣體的質(zhì)量流量。

· 不是體積流量：它不像渦輪或孔板流量計那樣先測出流速或體積流量，再通過溫度和壓力補償來換算成質(zhì)量流量。

· 直接輸出：它的輸出信號（如4-20mA）直接對應(yīng)于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（如20°C, 101.325kPa）下的質(zhì)量流量，單位通常是標(biāo)準(zhǔn)立方米每小時（Nm3/h）、標(biāo)準(zhǔn)升每分鐘（SLM） 或千克每小時（kg/h）。

簡單比喻：就像你直接稱重一袋流動的沙子，而不是先測量沙子的體積再乘以密度。

它是如何測量的？—— 工作原理

其核心原理基于熱傳導(dǎo)，即“流動的流體會帶走熱量”。主要有兩種測量方法：

1. 恒功率法（Constant Power Anemometry）

這種方法使用兩個溫度傳感器（通常是鉑RTD），一個加熱，一個不加熱。

· 結(jié)構(gòu)：一個探頭（參考探頭）測量氣體的實際溫度（T1），另一個探頭（加熱探頭）被電路加熱到一個恒定的、高于氣體溫度的溫差（ΔT），例如高出50°C。

· 過程：

  1. 當(dāng)沒有氣體流動時（靜止?fàn)顟B(tài)），兩個探頭之間的溫差ΔT最大且穩(wěn)定。

  2. 當(dāng)氣體開始流動時，流動的氣體會“吹走”或“帶走”加熱探頭的熱量，導(dǎo)致其溫度下降。

  3. 為了維持設(shè)定的恒定溫差（ΔT），電路必須增加對加熱探頭的加熱功率。

· 測量：儀器通過測量為維持恒定溫差ΔT所需增加的加熱功率（P） 來計算流量。

  · 氣體流量越大，帶走的熱量越多，所需的加熱功率P就越大。

  · 這個加熱功率P與氣體的質(zhì)量流量（Qm）有明確的函數(shù)關(guān)系，通過校準(zhǔn)后即可直接得出質(zhì)量流量值。

2. 恒溫差法（Constant Temperature Anemometry）

這種方法更常見于插入式熱式流量計。它也只使用一個加熱傳感器，但其工作方式略有不同。

· 結(jié)構(gòu)：同樣有兩個傳感器，一個測量氣體溫度（T1），一個被加熱。

· 過程：

  1. 加熱傳感器被電路加熱并維持在一個恒定的絕對溫度（T2），而不是恒定的溫差。

  2. 當(dāng)氣體流動時，加熱傳感器的熱量被帶走，溫度有下降的趨勢。

  3. 電路會瞬間改變加熱電流（I），以抵抗溫度下降，維持其恒定溫度T2。

· 測量：儀器通過測量維持加熱傳感器恒定溫度所需的電流值（I） 來計算流量。

  · 氣體流量越大，所需維持溫度的電流I就越大。

  · 電流值I的平方（I2）與質(zhì)量流量成正比。

總結(jié)兩種方法：

· 恒功率法：保持溫差不變，測功率的變化。

· 恒溫差法：保持溫度不變，測電流的變化。

無論哪種方法，其物理本質(zhì)都是：測量流體流動導(dǎo)致的熱量散失效應(yīng)，并將該效應(yīng)與流體的質(zhì)量流量相關(guān)聯(lián)。

主要優(yōu)點

1. 直接測量質(zhì)量流量：無需額外的溫度、壓力變送器和計算單元，節(jié)省成本和安裝空間。

2. 寬量程比：通常可達100:1甚至1000:1，既能測很小的流量，也能測很大的流量，適用范圍廣。

3. 低壓損：特別是插入式，管道內(nèi)幾乎沒有阻擋件，對流體的壓力影響極小，節(jié)能。

4. 響應(yīng)速度快：對流量變化反應(yīng)靈敏。

5. 可測量極低流速：對微小流量敏感，甚至能測量“泄漏流量”。

6. 對氣體成分不敏感（在一定范圍內(nèi)）：只要在出廠時針對某種氣體進行了校準(zhǔn)，就能準(zhǔn)確測量。但如果氣體成分變化很大，其熱物理性質(zhì)（比熱容）改變，則需要重新校準(zhǔn)。

主要缺點與注意事項

1. “專氣專用”：出廠時通常針對一種特定氣體（如空氣、N?、O?、Ar等）進行校準(zhǔn)。如果測量另一種比熱容差異很大的氣體，會產(chǎn)生顯著誤差，必須重新校準(zhǔn)。

2. 對介質(zhì)潔凈度有要求：探頭被粉塵、油污覆蓋會影響散熱效率，導(dǎo)致測量不準(zhǔn)，需要定期清潔。

3. 不適用于液體：工作原理基于氣體的熱力學(xué)性質(zhì)，液體和氣體的比熱容等特性差異巨大。

4. 對振動敏感：強烈的管道振動可能影響傳感器工作或造成機械損傷。

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典型應(yīng)用領(lǐng)域

由于其獨特優(yōu)勢，熱式質(zhì)量流量計廣泛應(yīng)用于：

· 壓縮空氣測量與泄漏檢測：工廠壓縮空氣系統(tǒng)的能耗計量。

· 鍋爐/燃燒器助燃空氣測量：控制空燃比，提高燃燒效率。

· 燃氣計量：測量天然氣、沼氣等。

· 半導(dǎo)體制造：測量高純度特種工藝氣體（如Ar, N?, H?）的精確流量。

· 環(huán)保監(jiān)測：煙道氣排放監(jiān)測。

· ** HVAC**：通風(fēng)管道中的空氣流量測量。

· 實驗室：需要精確控制氣體流量的科研場景。

如有需要，請聯(lián)系上海美續(xù)測控，021-6788-1626