熱式質(zhì)量流量計(jì)
時間:2016-03-24 16:22
來源:
作者:任桂山
熱式質(zhì)量流量計(jì)是利用被測流體通過封閉管道, 引起外加熱源形成的熱力場變化間接測量質(zhì)量流量,或通過加熱單位流體溫度與所需熱量之間的比值關(guān)系來測量流體質(zhì)量流量的一種儀表。
一般用于氣體的質(zhì)量流量測量。按結(jié)構(gòu)可分成與流體接觸型和非接觸型;按測量方法可分為浸入型、熱力分布型以及邊界層三種。
接觸型熱式流量計(jì)也叫托馬斯流量計(jì),是利用氣體的吸/ 放熱量與氣體質(zhì)量成正比的熱力學(xué)原理制成。浸入型流量計(jì)是在接觸式流量計(jì)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種堅(jiān)固性流量計(jì)。它有兩個作用,不同的傳感器探頭插入被測管道內(nèi),一個用于溫度測量,另一個用于流速測量, 其中測溫電阻阻值遠(yuǎn)大于測速電阻阻值。這兩種流量計(jì)均為接觸型流量計(jì),由于測溫或測速電阻與被測氣體直接接觸,探頭周圍熱邊界層因消耗電功率而產(chǎn)生另一熱力場,與外加熱力場形成交叉加熱。而熱分布型質(zhì)量流量計(jì)是一種非接觸型流量計(jì),測量原理基于熱力場對稱均勻分布原理,當(dāng)有微小熱交換產(chǎn)生時,對稱性破壞,產(chǎn)生分布曲線偏移,其偏移程度與被測氣體的流量有關(guān)。邊界層流量計(jì)是一種無接觸式質(zhì)量流量計(jì),可測量氣體質(zhì)量流量,也可測量液體質(zhì)量流量。當(dāng)熱電阻通電時,轉(zhuǎn)換的熱量透過管壁以及流體- 金屬內(nèi)壁的交接層(邊界層)給被測流體加熱,無論流體處于湍流還是層流,此時都存在一個處在流動狀態(tài)的環(huán)狀邊界層。
若流體處于湍流狀態(tài)時,管道中的溫度幾乎一樣,所以管道外壁與管道內(nèi)的溫差基本反映在邊界層。層流時,流體橫截面上各點(diǎn)的溫度雖不一樣,但熱交換反映最強(qiáng)烈的還是貼近內(nèi)管壁附近的熱邊界層,其管道外壁與管道內(nèi)的溫差也基本反映在邊界層。計(jì)算流體質(zhì)量流量需測量邊界層溫差,但從物理意義上講,邊界層非常薄,溫度探頭不能插入管道內(nèi),只能緊貼管道外壁安裝。另外,為了來流溫度測量的準(zhǔn)確性,避免加熱區(qū)的熱輻射,應(yīng)將溫度探頭安裝于遠(yuǎn)離加熱器的上游端,其測量結(jié)果可視為邊界層內(nèi)側(cè)的溫度值,即流體的來流溫度值。將溫度探頭緊靠加熱器安裝,其測量結(jié)果可視為邊界層外側(cè)的溫度值,即緊貼內(nèi)管壁的溫度值。將這兩只溫度探頭組合成溫測電橋即可測量出溫差。