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熱式氣體質量流量計性能

2019-9-1 10:22:14來源:作者:admin
熱式質量流量計(以下簡稱TMF)是利用傳熱原理,即流動中的流體與熱源(流體中加熱的物體或測量管外加熱體)之間熱量交換關系來測量流量的儀表,過去我國習稱量熱式流量計。當前主要用于測量氣體。

20世紀90年代初期,世界范圍TMF銷售金額約占流量儀表的8%,約4.5萬臺。國內90年代中期銷售量估計每年1000臺左右。過去流程工業用儀表主要是熱分布式,近幾年才開發熱散(或冷卻)效應式。

一、原理

熱式流量儀表用得多有兩類,即1)利用流動流體傳遞熱量改變測量管壁溫度分布的熱傳導分布效應的熱分布式流量計(thenmaI prohIe fIowmeter)曾稱量熱式TMF; 2)利用熱消散(冷卻)效應的金氏定律(King’s Iaw)TMF。又由于結構上檢測元件伸入測量管內,也稱浸入型(immersion type )或侵入型(intrusion type)。有些在使用時從管外插入工藝管內的儀表稱作插入式(insertion type)。

二、優點

熱分布式TMF可測量低流速(氣體0.02~2m/s)微小流量;浸入式TMF可測量低~中偏高流速(氣體2~60m/s),插入式TMF更適合于大管徑。TMF無活動部件,無分流管的熱分布式儀表無阻流件,壓力損失很??;帶分流管的熱分布式儀表和浸入性儀表,雖在測量管道中置有阻流件,但壓力損失也不大。TMF使用性能相對可靠。與推導式質量流量儀表相比,不需溫度傳感器,壓力傳感器和計算單元等,僅有流量傳感器,組成簡單,出現故障概率小。

熱分布式儀表用于H2 、N2 、O2、CO 、NO等接近理想氣體的雙原子氣體,不必用這些氣體專門標定,直接就用空氣標定的儀表,實驗證明差別僅2%左右;用于Ar、He等單原子氣體則乘系數1.4即可;用于其他氣體可用比熱容換算,但偏差可能稍大些。氣體的比熱容會隨著壓力溫度而變,但在所使用的溫度壓力附近不大的變化可視為常數。

三、缺 點

熱式質量流量計響應慢,被測量氣體組分變化較大的場所,因cp值和熱導率變化,測量值會有較大變化而產生誤差。對小流量而言,儀表會給被測氣體帶來相當熱量。對于熱分布式TMF,被測氣體若在管壁沉積垢層影響測量值,必須定期清洗;對細管型儀表更有易堵塞的缺點,一般情況下不能使用。對脈動流在使用上將受到限制。液體用TMF對于粘性液體在使用上亦受到限制。
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