熱式質量流量計是管道系統、閥門類密封性檢測
的較好儀器,它直接顯示漏氣量。質量流量計性能價
格比高,易于安裝,操作簡便,使用質量流量計產品
是合理的選擇之一。
1、熱式質量流量計的分類
用外部熱源對管道內的被測流體加熱,熱量隨流
體一起流動,通過測量因流體流動而造成的熱量(溫
度)變化來反映出流體的質量流量。熱式質量流量計
根據熱源及測溫方式的不同可分為接觸式和非接觸式
兩種。
a、接觸式熱式質量流量計
顧名思義質量流量計的加熱元件和測溫元件都置于被測流體的管道
內,與流體直接接觸,常被稱為托馬斯流量計,不需要溫度、壓力補
償適于測量氣體的較大質量流量。如熱式氣體質量流量計。
b、非接觸式熱式質量流量
這種質量流量計的加熱和測溫元件都置于流體管道外,與被測流體
不直接接觸。如速度流量計、密度流量計等。
二、設計原理
1、基于金氏定律的熱式流量計
金氏定律的熱絲熱散失率表述各參量間關系,如式(1)所示。
(1)
式中 H/L -------單位長度熱散失率,J/m•h;
Δ T--------熱絲高于自由流束的平均升高溫度,K;
λ --------流體的熱導率,J/h•m•K;
?
2 2
cV---------定容比熱容,J/kg•k;
ρ ---------密度,kg/m3;
U---------流體的流速,m/h;
d--------熱絲直徑,m.
如下圖一所示,兩溫度傳感器(熱電阻)分別置于氣流中兩金屬細管
內,一熱電阻測得氣流溫度T;另一細管經功率恒定的電熱加熱,其溫度
Tv高于氣流溫度,氣體靜止時Tv高,隨著質量流速ρ U增加,氣流帶走
更多熱量,溫度下降,測得溫度差Δ T=Tv-T.這種方法稱作“溫度差測量
法”或“溫度測量法”。
?
消耗功率P和溫度差Δ T如式2所示比列關系,式中B, C, K均為常數,
從式1便可算出質量流速,乘上點流速于管道平均流速間系數和流通面積
的質量流量qm,再將式(2)變換成式(3)。?
式(3)中E是與所測氣體物性如熱導率、比熱容、粘度等有關的系數,
如果氣體成分和物性恒定則視為常數。D則是與實際流動有關的常數。若
保持Δ T恒定,控制加熱功率隨著流量增加而增加功率,這種方法稱作
“功率消耗測量法”。
RZ80熱式氣體質量流量計
2、 優 點
浸入式熱式流量計可測量低~中偏高流速(氣體0~60m/s),插入式熱
式流量計更適合于大管徑。
熱式氣體質量流量計無活動部件,無分流管的熱分布式儀表無阻流
件,壓力損失很小;帶分流管的熱分布式儀表和浸入性儀表,雖在測量
管道中置有阻流件,但壓力損失也不大。
熱式氣體質量流量計使用性能相對可靠。與推導式質量流量儀表相
比,不需溫度傳感器,壓力傳感器和計算單元等,僅有流量傳感器,
組成簡單,出現故障概率小。
氣體的比熱容會隨著壓力溫度而變,但在所使用的溫度壓力附近不
大的變化可視為常數。