热式质量流量计

    热分布式 TMF 可测量低流速(气体 0.02~ 2m /s )微小流量;浸入式 TMF 可测量低 ~ 中偏高流速(气体 2~ 60m /s ) , 插入式 TMF 更适合于大管道。 TMF 无活动部件,无分流管的热分布式仪表无阻流件,压力损失很小;带分流管的热分布式仪表和浸人型仪表,虽在测量管道中置有阻流件,但压力损失也不大。 TMF 使用性能相对可靠。与推导式质量流量仪表相比,不需温度传感器,压力传感器和计算单元等,仅有流量传感器,组成简单,出现故障概率小。热分布式仪表用于 H2 、 N2 、 O2 、co 、No等接近理想气体的双原子气体,不必用专门气体标定,直接就用空气标定的仪表,实验证明差别仅 2 %左右;用于 Ar He 等单原子气体则乘系数 1 . 4 即可;用于其他气体可用比热容换算,但偏差可能稍大些。气体的比热容会随着压力温度而变,但在所使用的温度压力附近不大的变化可视为常数。

    热式质量流量计响应慢。被测气体组分变化较大的场所,因 Cp 值和热导率变化,测量值会有较大变化误差;对小流量而言,仪表会给被测气体带来相当热量;对于热分布式 TMF ,被测气体若在管壁沉积垢层影响测量值,必须定期清洗;对仪表更有易堵塞的缺点,一般情况下不能使用;对脉动流在使用上将受到限制。液体用 TMF 对于粘性液体在使用上亦受到限制。

    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)接人管道式和插人式。按测量流体可分为气体用和液体用。

    按流体对检测元件热源的热量作用分类 l )热量传递转移效应上节所述热分布式 TMF 即属本类,将测量管上游部分热量通过流体转移给下游部分;利用本作用的仪表还有托马斯热式流量计和边界层流量计。 2 )热量消散效应或冷却效应上节所述浸人式 TMF 即属本类;此外较多用于户外和实验室的热线(或热膜)风速计亦属利用本类效应。

    按检测变量分类 1 )温度测量法以恒定功率提供热量,测量随流量而变的温度,又称定功率测量法,图 12 . 1 即其一例,由恒流源供热量,电桥电路测量绕组温度。, 2 )功率消耗测量法 保持加热元件和被测流体温度差恒定,控制和测量热源提供;功率消耗随着流量增加而增加,又称恒温差测量法。本测量法响应较快。图 12 . 5 所示本法一例。

    按流量传感器结构分类 1 ) (有测量短管的)插人管道式 TMF 流量传感器必须在管道待测位置截断后接入。 热分布式仅有本类结构;中小管径浸人式 TMF 亦可采用本类结构,在适当长度测量短管内装入浸人式探头,组成一体的接人管道式流量传感器,并作实流校准,可获得比插入式 TMF 有较高测量精度。热分布式 TMF 通常对前置直管段没有要求,而插人检测头带测量短管的 TMF 有相当长直管段要求。 但有些仪表在进口端装有 1~2 块多孔流动调整板的流量传感器,可大大缩短前置直管段的长度。 2 )插人式 TMF 是插入检测探头到待测管道内的 TMF , 是由独立的 1 组或 2 组以上检测元件组成的探头和转换器组成。多组检测元件的插人探头组成的 TMF 也有称作热式均速管流量计,用于中大管径。对于特大通风/烟道圆管式矩形管也有采用多台插人探头阵列地布置。

    按测量流体分类。 l )气体用 TMF 气体是当前 TMF 主要用的流体,从微小流量到大管径大流量可使用。 2 )液体用 TMF20 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 和利用珀耳帖( Peltier )致冷元件在检测部位致冷(即负加热)的 TMF 。后者的测量原理如图 12 . 6 所示,传感器由测量毛细管、电子冷却装置(珀耳帖元件)和 3 个温度检出件组成。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得流量。

流量计

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