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热式质量流量计的实质及其两种工作原理比较

2474220 2017-10-01 | rar | 0.1 MB | 次下载 | 免费

资料介绍

　　热式气体质量流量计的实质是利用在流体流动时流体与固体间的热交换，通过测量热量的传递、转移和平衡来求得流体的流量。根据热式质量流量计的工作原理，其有两种测量质量流量的不同方法：恒温差法和恒功率法，两种方法各有其优缺，使用时应根据具体环境和需要而定。

　　流量计是工业测量中重要的仪表之一。随着工业生产的发展，对流量测量的准确度和范围的要求越来越高，流量测量技术日新月异。为了适应各种用途，各种类型的流量计相继问世。目前已投入使用的流量计已超过100种，而热式气体质量流量计就是这其中应用比较广泛的一种。热式质量流量计可分为：恒温差法（功率消耗测量法）流量计和恒功率法（温度测量法）流量计。从热式气体质量流量计的发展历史来看，恒温差式流量计更先应用于实际工业的介质测量，这是因为恒温差式实现起来比恒功率式更加容易，所以从现在生产气体质量流量计的厂家来看，采用恒温差原理的厂家更多一些，有Kurx、Sirren、Brooks等。但是随着生产要求的不断提高，恒温差式流量计已经很难满足一些特殊生产的需要，这就使恒功率式流量计成为重点的研究方向。

　　1 恒温差法

　　原理：恒温差法（功率消耗测量法）是加热元件的温度高于气体的温度，气体流过时带走一部分热量，保持加热元件和被测气体温度差恒定在一定的温差，控制和测量热源提供的功率，功率消耗随流量的增加而增加，由功率的消耗反映气体流量。

　　在测量管路中加入两只金属铂电阻，一个铂电阻加入较小的电流（电流在4mA以下，不会引起电阻发热），用于测量被测流体温度，称为测温电阻。另一个铂电阻通入较大电流（电流一般在50mA以上），用于测量被测流体的速度，称为测速电阻。根据热扩散原理，加热物体被流体带走的热量与加热物体与流体的温差、流体的流速以及流体的性质有关。工作时测温电阻不断检测介质温度，测速电阻自加热到一个高于流体的恒定温度，流体流动时，由于散热测速电阻表面温度降低，测速电阻阻值发生变化，惠斯通电桥不平衡。通过由惠斯通电桥组成的反馈电路把温差反馈到处理器来增大加热器的电流（也可以是电压）来保持其温差为恒定。

　　流体的流量与加入的电流（电压）成比例关系：流体的流量越大，为维持恒定温度差所加入的电流（电压）越大。所以可以通过实验标定出加热电流（电压）和质量流量的关系，就可以通过电流（电压）来计算出流体质量流量。

　　恒温差式气体质量流量计存在问题：随着介质流量的增加，测速铂热电阻的热量被迅速带走，恒温差式流量计要求对测速铂热电阻加热的能量快速加大才能保证恒定的温差。但是由于能量的增大受到电路本身功率的影响以及测速铂热电阻最大允许电流的影响，其最大可测量流量受到限制。

　　2 恒功率法

　　恒功率法（温度测量法）是以恒定功率为铂热电阻提供热量，使其加热到高于气体的温度，流体流动带走铂热电阻表面一部分热量，流量越大，温度降越大，测量随流体流量变化的温度，可以反映气体流量。有以下两种实现方式：

　　（1）只对一只铂电阻加热，由热扩散原理测量温差。

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