热式质量流量计原理及概述VIP免费

页脚内容精品整理热式质量流量计原理及概述2010-5-31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年代中期销售量估计每年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（thenmalprohleflowmeter）曾称量热式TMF;2）利用热消散（冷却）效应的金氏定律（Kingslaw）TMF。又由于结构上检测元件伸入测量管内，也称浸入型（immersiontype）或侵入型（intrusiontype）。有些在使用时从管外插入工艺管内的仪表称作插入式（insertiontype）。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AT。便可按下式导出质量流量qm，即备二疋—灯臼（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2Oa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，流量超精品整理过b点则大量热量被带走。测量管加热方式大部分产品采用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有利用管材本身电阻加热方式，如表i所示。测量管形状有直管形，还有n字形结构,三绕组中一组在中间加热，两组分绕两臂测量温度。表i测量管加热和检测方式精品整理页脚内容精品整理页脚内容精品整理页脚内容按流体对检测元件热源的热量作用可分为热量传递转移效应和热量消散效应或冷却效应。按检测变量可分为温度测量法和功率消耗测量法。按流量传感器结构可分为（有测量管的）接入管道式和插入式。按测量流体可分为气体和液体用。气体是当前TMF主要应用的流体，从微小流量到大管径大流量都可使用。液体用TMF在20世纪90年代初中期开始发展并在工业生产中应用，但当前主要为微小流量仪表。有消耗功率测量法的热分布式TMF和利用珀尔帖（Peltier）致冷元件在检测部位致冷（即附加热）的TMF。后者的测量原理如图6所示，流量传感器由测量毛细管、电子冷却装置（珀尔帖元件）和3各温度检出件组成。测量管和致冷元件接触，无液体流动时冷却到某一温度时，两者温度相等；液体流动时致冷元件附近测量毛细管温度上升，如虚线所示分布，测量温度检测点的两者温度差以求的5.选用考虑要点5.1应用概况TMF目前绝大部分用于测量气体，只有少量用于测量微小液体流量。热分布式仪表使用口径和流量均较小，较多应用于半导工业外延扩散、石油化工微型反应装置、镀膜工艺、光导纤维制造、热处理淬火炉等各种场所的氢、氧、氨、燃气等气体流量控制，以及固体致冷中固体氩蒸发等累积量和阀门制造中泄漏量的测量等。在气体色谱仪和气体分析仪等分析仪器上，用于监控取样气体量。分流型热分布式仪表应用于30~50mm以上管径时，通常在主流管道上装孔板等节流装置或均速管，分流部分气体到流量传感器进行测量。冷却效应的插入式TMF国外近10年在环境保护和流程工业中应用发展迅速...