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熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)工作原理
熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)既可進(jìn)行氣體流量計(jì)量工作,也可用于過(guò)程控制領(lǐng)域。它引進(jìn)技術(shù)生產(chǎn),無(wú)須溫壓補(bǔ)償,直接測(cè)出流體的質(zhì)量流量。它的突出特點(diǎn)是:沒(méi)有可動(dòng)部件;壓力損失??;量程比寬;精度高;可靠性高;安裝簡(jiǎn)單,操作方便。
熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)的起源是來(lái)自于熱線式風(fēng)速計(jì)。鉑電熱絲的溫度與流體流速的變化有一個(gè)比例關(guān)系:流速越快,帶走的熱量越多。下面簡(jiǎn)單說(shuō)明為什么通過(guò)檢測(cè)熱量的變化就能得到氣體的質(zhì)量流量。
公式:H=m×Cp×ΔT
測(cè)的熱量H,同時(shí)固定溫度差ΔT,對(duì)于固定比熱容Cp的氣體,就可以直接求得氣體的質(zhì)量流量m。
下面我們?cè)趶奈⒂^上說(shuō)明為什么是氣體直接質(zhì)量流量測(cè)量。
氣體分子與加熱壁接觸完成熱傳導(dǎo)而帶走探針上的熱量。由于不同氣體分子帶走熱量的能力不一樣,所以在已知?dú)怏w分子導(dǎo)熱能力的情況下(Cp值已知),可以通過(guò)測(cè)量耗散的電功率直接獲得流過(guò)的氣體分子數(shù)(氣體分子數(shù)也就是質(zhì)量數(shù)),從而獲得氣體的質(zhì)量流量。
我們將公式:H=m×Cp×ΔT變換一下,可以得到:m=H/Cp×ΔT
其中:
m是氣體質(zhì)量流量
H是補(bǔ)償?shù)碾姽β蚀笮?/p>
Cp是定壓比熱容,與氣體種類(lèi)有關(guān)
ΔT是兩探頭間的溫度差
從上面公式可以引申出兩種熱式原理:把分母的溫度差恒定,通過(guò)實(shí)時(shí)測(cè)量氣體帶走熱量H的大小來(lái)得到氣體的質(zhì)量流量,這就是目前市場(chǎng)上主流的恒溫差熱式。如果把分子的熱量H恒定,實(shí)時(shí)測(cè)量溫度差的大小來(lái)得到氣體質(zhì)量流量,就是恒功率熱式。
恒溫差原理具有非常好的的低流量特性,即使質(zhì)量流速低到0.1Nm/s都有很好的線性。此外還具有快速響應(yīng)的能力。恒功率原理可以檢測(cè)較高的流速變化,在大流速應(yīng)用場(chǎng)合有非常好的表現(xiàn)力,但低流速特性不如恒溫差,其次響應(yīng)時(shí)間相對(duì)于恒溫差較差。