热式质量流量计原理及概述

热式质量流量计原理及概述2024—5—31 江苏瑞特仪表有限公司 编辑：潘东升 热式质量流量计(以下简称 TME)是利用传热原理，即流动中的流体与热源（流体中加热的物体或测量管外加热体）之间热量交换关系来测量流量的仪表,过去我国习称量热式流量计。当前主要用于测量气体. 20 世纪 90 年代初期，世界范围 TMF 销售金额约占流量仪表的 8%，约 4.5 万台.国内 90 年代中期销售量估量每年 1000 台左右。过去流程工业用仪表主要是热分布式,近几年才开发热散(或冷却）效应式. 1。 原理和结构热式流量仪表用得最多有两类,即 1）利用流动流体传递热量改变测量管壁温度分布的热传导分布效应的热分布式流量计（thenmaI prohIe fIowmeter）曾称量热式 TMF;2）利用热消散（冷却）效应的金氏定律（King s Iaw）TMF。又由于结构上检测元件伸入测量管内，也称浸入型（immersion type ）或侵入型（intrusion type）.有些在使用时从管外插入工艺管内的仪表称作插入式（insertion type）。1.1 热分布式 TMF热分布式 TMF 的工作原理如图 1 所示，薄壁测量管 3 外壁绕着两组兼作加热器和检测元件的绕组2,组成惠斯登电桥，由恒流电源 5 供给恒定热量，通过线圈绝缘层、管壁、流体边界层传导热量给管内流体。边界层内热的传递可以看作热传导方式实现的。在流量为零时，测量管上的温度分布如图下部虚线所示,相对于测量管中心的上下游是对称的,由线圈和电阻组成的电桥处于平衡状态；当流体流动时,流体将上游的部分热量带给下游，导致温度分布变化如实线所示，由电桥测出两组线圈电阻值的变化,求得两组线圈平均温度差ΔT。便可按下式导出质量流量 qm,即 (1） 式中 cp ———-—--被测气体的定压比热容；A -———-—-测量管绕组（即加热系统）与周围环境热交换系统之间的热传导系数；K -—————-仪表常数。在总的热传导系数 A 中，因测量管壁很薄且具有相对较高热导率，仪表制成后其值不变,因此 A 的变化可简化认为主要是流体边界层热导率的变化。当使用于某一特定范围的流体时，则 A、cp 均视为常量，则质量流量仅与绕组平均温度差成正比，如图 2 Oa 段所示。 Oa 段为仪表正常测量范围，仪表出口处流体不带走热量，或者说带走热量极微；超过 a 点流量增大到有部分热量被带走而呈现非线性，流量超过 b 点则大量热量被带走.测量管加热方式大部分产品采纳两绕组或三绕组线绕电阻；除管外电阻丝绕组加热方式外还...