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插入式熱式質量流量計工作原理及優點
發布日期:2019/10/30 16:30:53
氣體流量的測量是工業生產過程、科學實驗計量的重要參數,是能源計量的重要組成部分。它對於保證產品質量,提高生產效率,節約能源都有很重要的作用。目前,測量氣體流量的儀表種類繁多,但大部分都不能直接測得質量流量。而熱式氣體質量流量計能夠直接測量質量流量,而且不隨溫度和壓力的變化而失準,不需要溫度和壓力補償。國內對熱式質量流量計的研究起步較晚,以前市場上大部分產品都是進口的,價格昂貴。因此國產熱式氣體質量流量計逐浙發展,技術也穩步成熟起來。
 
一、插入式熱式質量流量計原理
插入式熱式質量流量計是利用流體流過外熱源加熱的管道時產生的溫度場變化來測量流體質量的流量計,其結構原理如圖1所示。兩圓柱形探頭S1和S2分別置於氣流中,其中探頭S1含有加熱器,用來測量被加熱氣體帶走熱量後探頭壁麵的溫度Tw,另一參考探頭S2測量來流溫度Too。

氣流經過圓柱探頭的流動模型如圖2所示,探頭局部表麵傳熱係數變化比較複雜,但其平均表麵傳熱係數漸變規律卻比較明顯。插入式熱式質量流量計傳感元件由兩個插入流體管道中的圓柱形探頭構成。被加熱探頭裏麵含有一個加熱器,在靠近壁麵附近布置一個溫差熱電偶並用導熱係數與密度之比較大的石墨填充。參考探頭內布置一個熱電偶並用石墨填充。為更好的進行動態測量,所用熱電偶均采用直徑為0.1mmK。
傳感元件的製作會影響流量計的性能,加熱器偏心地插入不鏽鋼圓柱外殼的截麵圖,可以看出,加熱器偏心時,各個方向的石墨填充厚度不同,傳熱熱阻也不同,改變了加熱器向圓柱外殼周圍的傳熱分布,從而影響流量計的精度。填充物質的密度和比熱容越小,流量計的響應速度則越快。熱電偶絲的直徑越小,其時間常數也越小,越能迅速反映出測量溫度的變動。熱電偶布置點的不同,測量的壁麵溫度也不同,但這隻影響流量計的標定而不會影響其精度。

二、實驗結論
對本插入式熱式質量流量計的標定並進行了實驗驗證,由實驗結果可以得到如下結論
(1)填充物質的性能會影響流量計的響應速度,本流量計采用導熱係數與密度之比較大的石墨有效地提高了流量計的響應速度。
(2)質量流量表達式,適用範圍廣、形式簡單,而且能夠準確地計算流量值。
(3)流量計具有較好的重複性和工程精度,能夠應用於氣體質量流量的準確測量。
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