直接式质量流量计-热式质量流量计
热式质量流量计(TMF)是利用传热检测流量的仪表,即根据流动中的流体与热源(流体中外加热的物体或测量管外加热体)之间热量交换关系进行测量,主要测量气体,有两大类,即热分布式和浸入式(或插入式)。
(1)热分布式质量流量计。这种流量计的加热及测温元件都置于流体管道外,与被测流体不直接接触。
仪表的测量导管,为薄壁小口径镍管,镍管外部两侧缠绕铂电阻丝3、5作为测温线圈,并作为测量电桥的两臂R1、R2。两测温线圈的中间缠绕着锰铜丝加专线圈4,作为仪表的加热器。当流体静止时,由于测温线圈对称地安装在加热器两侧且阻值相符(各100Ω左右),因此测量电桥处于平衡状态。当气体流量流动时,气体将上游的部分热量带给下游,因而上游段温度下降,而下游段温度上升,破坏了加热器的温度场,根据两组线圈的平均温差△T即可求得质量流量
qm= K△T
cp
式中,K为与检测件形状有关的常数;cp为气体的比定压热容。
(2)基于金氏定律(King′sLaw)的浸入式热式质量流量计。两温度传感器(热电阻)分别置于两金属细管内,一根用于测量气体温度T,另一根由加热功率P加热至Tv。当气体流过检测件时,该温度将随气流流速而变,这时加热功率P与温差△T=Tv-T以及气体质量流量关系式如下
P/△T=D+Eqkm
式中,D为实际流动有关的常数;E为与所测气体物性如热导率、比热容、黏度等有关的系数;K为常数,取值范围1/3~1/2。
(3)热式质量流量计特点。
1)热分布式质量流量计。①直接测量质量流量无需温压补偿。②非接触式,无活动部件,无阻流件,压力损失小,可靠性高。③可测量低流速微小气体流量,*低5ml/min(标准状态)。④要求气体介质干噪洁净,不含水分、油等杂质。⑤分流型可获线性特性,可用于测量大、中气体流量,使用要保证分流比恒定。⑥动态响应慢,时间常数5s左右。
2)金氏律热式质量流量计。①直接测量质量流量无需温压补偿。②无活动部件,可靠性高。③适用于大口径、非圆截面管道、现场空间狭窄处测量(插入式)。④检测件为带不锈钢外壳的铂电阻传感器,对于气体中的粉尘、固体颗粒、油分、水分不敏感。插入式可以不断流取出维修更换。可用于测量脏污流体测量。
(4)热式质量流量计的选用。
1)针对小、微量气体流量,热分布质量流量计可用于单一组分气体或固定比例的混合气体测量。
2)大口径流量测量中可选用插入式金氏律热式质量流量计。
(5)热式质量流量计安装使用注意事项。
1)安装姿势方面,大部分热分布式的质量流量计可任何姿势(水平、垂直或倾斜)安装,只要在安装好后在工作条件压力、温度下作电气零点调整,但是有些仪表则对安装姿势敏感,必须严格按说明书进行。��部分浸入式热式质量流量计性能不受安装姿势影响,但是在低流速时要严格按说明书进行。
2)前置直管段方面,热分布式不敏感,面带测量管的浸入式流量传感器和插入式仪表需要一定长度前置直管段,按制造厂家建议值设置。
3)连接热式质量流量计的管道在常见范围内的振动不会产生振动干扰。而插入式热式质量流量计的检测杆必须固定于管道并避开振动场所。
4)热式质量流量计响应时间长,不适用于脉冲流。