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浅析热式气体质量流量计的发展及结构原理
点击次数:2173 发布时间:2018-07-20
 

热式气体质量流量计是利用加热时液体温度上升至某一值所需的能量与液体质量之间的关系来测量液体或气体质量的一种流量仪表。一般用来测量煤气等气体质量的流量。它具有压损小、流量范围度大、高精度、高重复性、高可靠性、体积小、易维护不易损坏等特点。

早期的热式气体质量流量计直接将加线圈和测温元件放入液体中与液体接触,是一种接触式流量计,由于现场环境中普遍存在腐蚀、磨损及防爆问题,使它在工业应用中受到很大限制。到 20 世纪 50 年代,人们又提出了不接触液体的边界层流量计,克服了接触式流量计的缺点,但测量结果受介质参数(如热导率、比率、粘度)以及环境的震动等因素的影响。

到 20 世纪 70 年代,基于测量液体温度分布的热分布型 TMF,优点很多,但只适用于小管径测量。此后,人们又设计了一种插入式热式气体质量流量计,它在国内得到了迅猛的发展,可以用来测量大管径的气体流量。

多点平均矩阵式 670S热式气体质量流量计使用不锈钢传感探头,增加了准确性、坚固性和可靠性。它有两个探头伸入到被测气体中,一个速度传感器用来检测质量,一个自动修正温度变化的温度传感器用来检测气体温度,这两个探头使用参考级甘温元件——铂热电阻。

插入式TMF用标准级铂热电阻(RTD)的铂丝缠绕在一套磁芯棒上插入到一个坚固的不锈钢套筒中,速度传感器 RTD 的电阻比温度传感器 RTD 的电阻小得多,并由电子设备供电产生热量。插入式 TMF的工作原理基于热力学定律,即电子设备提供给速度传感器的电功率等于流动的气体对流换热所带走的热量。

浅析热式气体质量流量计的发展及结构原理

式中:

h 为传热系数;

Tu为速度传感器的温度;

AS为圆柱形探头表面积;

T 为温度传感器测得的气体温度。

参与速度传感器周围的热边界层换热的是流动的气体分子。因此插入型 TMF 传感器检测到的是流体的质量和流量:

浅析热式气体质量流量计的发展及结构原理

a1,a2,m 均为经验确定的系数,他们由被测气体的传热系数、粘度等系数决定。

浅析热式气体质量流量计的发展及结构原理

多点距阵排列插入式 TMF,在传感器沿长度方向设置有 4~16 个不等的质量流速探头,用来测量大管径的总质量流量。热式气体质量流量计多点插入型传感器设置划分为个等面积环,在每个等面积环的质心设置一个热式质量流速探头。

 
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