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山東熱式氣體質量流量計工作原理

來源:天津潤達中科儀表有限公司   2025年07月10日 14:16  
熱式流量計是一種基于熱傳遞原理測量流體流量的儀器,廣泛應用于氣體、液體等流體的流量監測。其工作原理可從熱傳遞方式測量模式兩方面詳細解析:

一、核心原理:熱傳遞與流體流速的關聯

熱式流量計的核心部件是傳感器,通常包含加熱元件(如電阻絲、熱敏電阻)和溫度檢測元件。其基本邏輯是:
當流體流過傳感器時,會帶走加熱元件的部分熱量,流體流速越高,帶走的熱量越多,通過檢測熱量損失與流速的關系,即可換算出流量。


熱量傳遞主要通過兩種方式:


  • 熱傳導:熱量通過傳感器與流體的直接接觸傳遞。

  • 對流換熱:流體流動帶動熱量遷移,這是熱式流量計測量的主要依據。

二、兩種主流測量模式

根據傳感器的結構和測量方式,熱式流量計可分為以下兩類:

1. 熱分散式(恒溫差法)

  • 結構:傳感器包含一個加熱電阻(維持恒定溫度)和一個參考溫度電阻(檢測流體本身溫度)。

  • 原理
    加熱電阻被加熱至高于流體溫度的某一固定值(溫差恒定)。當流體流過時,流速越高,帶走的熱量越多,為維持溫差,加熱電阻需要消耗的電功率就越大
    流速與電功率的關系遵循公式:
    其中, 為加熱功率, 為比例常數, 為恒定溫差, 為質量流量, 為修正系數。
    通過測量電功率 ,即可反推出流量 

  • 特點:響應速度快,適合低流速測量(如氣體微小流量)。

2. 熱分布式(恒功率法)

  • 結構:傳感器包含兩個對稱的溫度檢測元件,中間有一個恒定功率的加熱元件。

  • 原理
    加熱元件以固定功率發熱,當流體靜止時,兩個檢測元件溫度相等;當流體流動時,上游元件被冷卻,下游元件因吸收熱量溫度升高,兩者的溫差與流速成正比
    溫差與流速的關系可通過實驗標定,進而換算為流量。

  • 特點:穩定性好,適合中高流速測量(如管道液體流量)。

三、適用場景與優勢

  • 適用流體:主要用于氣體(如空氣、天然氣),部分型號可用于液體(需考慮流體導熱性)。

  • 優勢

    • 無機械運動部件,磨損小,壽命長;

    • 無需節流裝置(如孔板),壓力損失小;

    • 可直接測量質量流量(無需溫度、壓力補償)。

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