解析熱式氣體質量流量計的工作原理與應用場景

2024-12-03

熱式氣體質量流量計是一種基于熱擴散原理或熱傳導原理設計的流量儀表，用于測量氣體的質量流量。以下是對熱式氣體質量流量計的詳細介紹：

一、工作原理

熱式氣體質量流量計通常由兩個基準級熱電阻（RTD）組成，一個是速度傳感器RH（加熱器），另一個是測量氣體溫度變化的溫度傳感器RMG。傳感器通常采用可供直流通電的純電阻絲或薄膜材料制成，用于加熱和測溫。

當加熱器傳感器RH被通電加熱到設定溫度并保持穩定的熱平衡時，如果氣體流過加熱器傳感器，氣體會帶走一部分熱量，導致傳感器溫度降低。測溫器傳感器RMG位于加熱器傳感器的下游，只測量氣體的溫度而不受氣體質量流量的直接影響。通過測量加熱器和測溫器之間的溫差（△T）來確定氣體質量流量，溫差與氣體的質量流量呈一定的比例關系。當氣體流量增加時，氣體帶走的熱量也增加，導致加熱器溫度下降更多，從而增加了加熱器與測溫器之間的溫差。

根據加熱器與測溫器之間的溫差以及已知的加熱器特性和氣體性質，利用熱效應的金氏定律等數學關系式（如P/△T=K1+K2 f(Q)K3，其中P為加熱功率，△T為溫差，Q為質量流量，K1、K2、K3是與氣體物理性質有關的常數），可以計算出氣體的質量流量。

二、特點

高精度測量：熱式氣體質量流量計采用直接測量氣體質量流量的方式，不需要對溫度、壓力、濕度等參數進行補償和修正，因此具有高精度的測量結果。
測量范圍廣：該流量計的測量范圍很廣，可以適應不同流量和介質種類的測量需求。
可靠性高：熱式氣體質量流量計結構簡單，測量元件不易損壞，因此具有較高的可靠性和穩定性。
響應速度快：該流量計能夠快速地反映流量變化情況，這對于需要實時監測流量的應用場合非常有利。
測量不受流體物性影響：熱式氣體質量流量計的測量結果不受流體物性（如溫度、壓力、濕度、成分等）的影響，因此具有很好的通用性。

三、優缺點

優點：

直接測量質量流量，無需進行溫度和壓力的補償。
響應速度快，能夠實時反映流量變化。
測量范圍廣，適用于多種氣體和流量范圍。
穩定性好，使用壽命長。

缺點：

對流場要求較高，需要保持穩定的流場才能獲得準確的測量結果。
受環境溫度影響，需要進行溫度補償以消除影響。
對管道材料有要求，需要具有良好的導熱性能。
價格相對較高，增加了工程成本。

四、應用領域

熱式氣體質量流量計在多個領域都有廣泛的應用，包括但不限于：

化工行業：用于監測氣體反應過程中的流量，確保反應的穩定性和安全性。
石油和天然氣：在油氣開采和運輸過程中實時監測氣體流量，優化資源利用。
環保監測：用于廢氣排放監測，幫助企業遵守環保法規。
食品和飲料：在生產過程中監測氣體流量，確保產品質量和安全。

此外，它還可用于氧氣、氮氣、氫氣、氯氣及多組分氣體測量；高爐煤氣、焦爐煤氣測量；煙道氣測量；沼氣、水處理中的曝氣和氯氣測量；壓縮空氣測量；天然氣、液化氣、火炬氣等氣體流量測量；電廠高爐的一次風、二次風流量測量；礦井下通風或排風系統流量測量；燃氣過程中空氣流量測量；煙囪排出的煙氣流量（速）測量（CEMS）；煅燒爐煙道氣流量測量；水泥、卷煙、玻璃廠生產過程中氣體流量測量；溶劑回收系統中氣體流量測量；半導體芯片制作過程中氣體流量測量；啤酒生產過程中二氧化碳氣體流量測量；加熱通風和空調系統中的氣體流量（速）測量；燃煤鍋爐中燃燒氣體流量測量等。

五、分類與安裝方式

熱式氣體質量流量計按安裝方式分為插入式和管段式，適用于不同管道直徑的場合。插入式流量計可以直接插入到管道中進行測量，適用于管道直徑較大且不易拆卸的場合；管段式流量計則需要將管道切斷一段后安裝，適用于需要精確測量且管道直徑較小的場合。

綜上所述，熱式氣體質量流量計具有高精度、測量范圍廣、可靠性高、響應速度快和不受流體物性影響等優點，在多個領域都有廣泛的應用。但在使用過程中也需要注意其對流場、環境溫度和管道材料的要求以及價格較高的缺點。如想了解更多流量計相關信息或者流量計選型，可咨詢艾絲特流量計廠家技術客服：180 1926 2426（微信同號）獲取幫助。