摘要：從插入式(shì)熱式質量流量計(ji) 的測量原理、流量(liang)計算.應用特點等(děng)方面來說明其👌在(zài)環保和⭐空調行業(yè)中的可用性，并着(zhe)重介紹了熱式質(zhì)☀️量流量計如何選(xuǎn)擇測量點和直管(guǎn)段，以及在🈲方形管(guǎn)道流量♍測量中✂️的(de)應用。
1前言
　　随着環(huan)境保護意識的加(jiā)強，對生活、工業上(shàng)廢水、廢💯氣排放的(de)檢🎯測和控制也越(yue)來越重視。對于廢(fèi)液的監控，可以采(cǎi)用💃🏻電磁流量計;但(dan)是由于環保廢氣(qi)的多粉塵💜、混合組(zǔ)分及要👣求低壓損(sǔn)、防爆、防腐蝕的特(te)點，監控儀表相對(duì)難🌈選。一般的流量(liang)儀表有壓損，要求(qiú)氣體介質相對純(chun)淨，如果采用儀表(biao)，價格偏高，所✊以，在(zai)精度要求💋不是高(gāo)的場合，1可以采用(yòng)熱式氣體質量流(liú)量計。
2插入式熱式(shi)流量計測量原理(lǐ)及流量計算
　　熱式(shì)質量流量計是利(lì)用傳熱原理,即流(liu)動中的流體與熱(rè)源(流體中加熱的(de)物質或測量管外(wài)加熱體)之間🚶‍♀️熱量(liàng)交換關系來測量(liàng)流量的儀表，目前(qián)主要用于測量氣(qi)體💚。熱式流量儀表(biǎo)用得最多有兩類(lèi)，一是利用流動流(liu)體傳👅遞熱量改變(bian)測量管壁溫度分(fen)👅布的熱傳導㊙️分布(bù)效應的熱分布式(shì)流量計，曾稱量熱(re)式TMF;另外--類是利用(yòng)熱消散(冷卻)效應(yīng)的金氏定律TMF又由(yóu)于結構上檢測元(yuán)件伸入測量管内(nèi),也稱插入型或侵(qīn)入型。插入型的工(gong)作原理及流量計(ji)算如下:
　　如圖所示(shi)，插入式熱式氣體(tǐ)質量流量計由兩(liǎng)個電🌈阻溫度計組(zu)成傳感器，一個測(cè)溫探頭，感受流體(ti)溫🈲度T2另一個電阻(zǔ)溫度計由電路加(jia)熱到溫度T1用來測(cè)量流體帶走的熱(re)量變化，亦稱測速(sù)探頭。T1高于T2。并保持(chí)△T恒定,即△T=T1-T2。當流體流(liú)經傳感器時，由于(yú)測速探頭的自身(shēn)溫度T1高于測溫探(tàn)頭感受的溫度即(jí)流體溫度T2,流體便(bian)帶走了測速探頭(tou)上的一部分熱量(liang)(高溫向低溫傳遞(di))，使T1下降。電路爲🔞保(bao)持△T恒定，便增加對(dui)測速探頭的加熱(rè)功率，使△T=T1-T2恒定。流體(tǐ)帶走測🛀🏻速探頭.上(shàng)多少熱量，電路便(bian)增加相應數量的(de)電功率，兩者之間(jiān)⛹🏻‍♀️存在着一個函數(shù)關系"。設對測速探(tan)頭的加熱功率爲(wèi)P1，流體的質量流量(liang)爲Q,則根據流體流(liu)過測速探頭時所(suo)帶走的熱量與對(duì)測速探頭👈的加熱(rè)功率相對應的原(yuán)理，得到下列關系(xì)式:
 
式(1)中，PocQ
　　因此，可以(yǐ)通過測量加熱功(gong)率P,來測量帶走這(zhè)部分熱量的流體(ti)的質量流量。由于(yú)帶走着部分熱量(liang)的是流體的分子(zǐ)，所以，測速探頭直(zhi)接測量的是流體(ti)的質量流速pv,此時(shí)，隻要乘上管道的(de)橫截面積，就可以(yi)得到流體的質量(liang)流量了。由于氣體(ti)流過探頭時帶走(zou)熱量和氣體的質(zhì)量流量成比例關(guān)系,也和探頭間溫(wēn)差有關，流量越大(da)，兩探頭之間溫差(cha)越小，氣體質量流(liu)量與溫差之間的(de)聯系通過質量流(liú)速ρv建立"。
 
式中:Qm-質量(liang)流量，kg/s;
Kv-測量頭儀表(biǎo)系數;
a-速度分布系(xì)數;
B一阻塞系數;
x-幹(gan)擾系數;
A-儀表表體(tǐ)(測量管道)的内橫(héng)截面積，m²
ρv一質量流(liu)速，kg/(m²·S)。
　　基于_上述原理(lǐ)，對于大管徑的流(liú)量測量來說,雖無(wú)相應的大✉️管徑标(biao)定裝置來對流量(liang)計進行标定，但隻(zhi)要在标準口徑的(de)标定裝置.上測定(dìng)相應的質量🈲流速(sù)，也就可方☀️便地測(ce)量出大管徑中流(liu)體的質量流量了(le)。
 
　　由于兩個傳感(gǎn)器都是用性能穩(wen)定的金屬鉑材料(liao)通過特殊工藝密(mì)封在316L不鏽鋼管或(huò)抗酸、堿腐蝕的K2760哈(ha)氏合金或鉑套管(guǎn)中制成，因此極爲(wèi)堅固,并不會污染(rǎn)被測流體或受被(bei)🔞測流體污染，且✂️其(qí)抗腐蝕性能相當(dang)好。
3熱式質量流量(liàng)計的應用特點
　　當(dāng)前TMF大部分用于測(ce)量氣體，隻有少量(liang)用于測量微小液(yè)體流量。熱式質量(liang)流量計具有性能(neng)可靠、無可動部件(jiàn)、安裝方便，壓⭐損小(xiao)、量程比寬(可達1000:1)、靈(líng)敏度高等特點㊙️2,特(te)别适用于大管徑(jing)、低📐流速，非圓截面(mian)管道、現場空間🈚狹(xia)窄處測量等特殊(shu)工況，在環境保護(hù)和過程工業的🚶應(ying)用發展迅速，例如(ru):污水處理過程中(zhong)發生的氣體，燃料(liao)電池工廠各種氣(qi)體的流量⁉️測量及(jí)煤粉燃燒過程🌂粉(fěn)/氣配比控制等。
　　與(yǔ)常用的 孔闆流量(liang)計 、 渦街流量計 和(he)差壓式均速管、文(wen)丘裏流量計相比(bǐ)較，熱式氣體質量(liang)流🚶‍♀️量計有如下特(tè)點:
(1)直接測量流體(tǐ)的質量流量或标(biāo)準狀态下的體積(ji)流量，不需🛀🏻要進行(háng)溫度壓力補償;.
(2)一(yī)次元件結構簡單(dan)，采用不鏽鋼或特(te)種合金外殼覆蓋(gai)，不怕髒污或腐蝕(shí)，不存在堵塞問題(tí),且表面髒污極易(yì)清除。帶不斷流裝(zhuāng)拆裝置，可實現不(bú)停氣裝拆，清洗維(wéi)修，簡🐆便易行;
(3)量程(chéng)比特大，可達1000:1，可測(cè)流速範圍0.1m/s~60m/s,完全覆(fu)蓋-般工業🌈廢氣及(ji)煤氣廠輸出總管(guǎn)中的流速範圍。因(yin)而隻需在總⭐管上(shang)裝一🧑🏽‍🤝‍🧑🏻台插入式熱(re)式氣體質量流量(liang)計，就可滿足計量(liàng)要🌈求。大大地節省(shěng)了投資,簡化了系(xi)統結構，方便了管(guan)理,提✉️高了系統☁️工(gōng)作的可🐆靠性;
(4)儀表(biǎo)精度高(+10%FS)，性能穩定(ding)(重複性士0.25%FS)，幾無壓(yā)力損失，對管道振(zhèn)動☔不敏感。
此外，熱(re)式氣體質量流量(liang)計靈敏度高，尤其(qí)适合于大管徑、低(di)流速的流量測量(liàng)。且在大管徑中使(shi)用，其🏃🏻‍♂️性能價格✔️比(bǐ)更顯優勢;防爆、防(fáng)護、抗腐蝕設計,又(yòu)使它能适應惡劣(lie)工況，危險場合。
　　熱(re)式氣體質量流量(liang)計作爲一種插入(rù)式流量計，由.上🤩述(shù)插入🛀🏻式流量計的(de)測量公式可見該(gai)流量計同樣方便(bian)适🐅用于🏃🏻方形管道(dào)💚的氣體流量測量(liàng)。環保管道一般用(yòng)圓形，而空調的管(guan)道很多地🏃‍♀️方爲方(fāng)形。孔🐪闆等很多儀(yi)表沒有測量方形(xíng)管道的數據，若使(shǐ)用🛀插入式熱式氣(qi)體質量流量計，不(bu)論圓形或是方形(xíng)管道均可通過計(jì)算獲得，這也🍉解決(jué)了低壓方形通風(feng)管道的流量測✨量(liàng)問題。
4測點位置的(de)選擇
　　正确選擇測(ce)點位置是減少測(cè)量誤差的重要條(tiáo)件,測點位置選擇(zé)不當，會增加流量(liang)計的測量誤差，對(dui)于熱式氣體質量(liàng)流量計🔞，按相關資(zi)料小結，其測點位(wèi)置的選擇應🚶‍♀️滿足(zu)如下要求:
(1) 盡可能(néng)保證測點前後直(zhi)觀段的長度，一般(ban)要求前≥20D(D爲被測管(guǎn)道内徑)，後≥10D。管道内(nei)的流場分布，隻與(yǔ)管道系統有關，因(yin)此，測點🌏前後均應(yīng)避開“擾動源”
(2)測點(dian)附近無“二次流”，以(yi)避免擾亂流場,測(cè)點附近應🔞絕對避(bì)免有“回流”情況，如(ru)有，可移位安裝或(huo)安裝“止回閥”如安(ān)裝止回閥💰，應确保(bǎo)測點後直管段長(zhang)度210D。
(3)測點附近應避(bi)免被測氣體組分(fen)(尤其是含水、含油(you)、含塵量)的起伏變(biàn)化，盡可能選擇具(jù)有“穩定流”的測量(liang)點✂️。
(4)測點附近被測(ce)氣體的流速應控(kong)制在<60m/s.的範圍内。10m/s~30m/s爲(wèi)經濟流速，推薦使(shi)用。易燃易爆氣體(tǐ)應控制在安全流(liu)速範圍💰内。
5測點前(qian)後直管段與測量(liàng)精度
　　環保廢氣管(guan)道管徑大，很多都(dōu)無法保證直管段(duàn)的📧要求，那🐪麽，測量(liang)精度會因爲直管(guǎn)段的減小而降低(di)。如儀表廠的樣本(ben)注👌明熱式質量流(liú)量計可達到土1%的(de)精度，直管段是前(qián)/後🚶爲20D/10D,如果現場條(tiao)🔞件不允許，無💘法選(xuan)到滿足要求的測(cè)點時，精度會降低(dī)。我們建議⁉️其工程(chéng)處理可以采用在(zài)允許誤差範圍内(nèi)适當減少直管段(duan)的方案，參考标準(zhǔn)孔闆直管段減少(shao)與誤差增加的⁉️原(yuan)則來估算。
　　熱式氣(qi)體質量流量計的(de)直管段對誤差的(de)影響沒有權威🌈的(de)數👌據，而标準孔闆(pan)、噴嘴、文丘裏等有(you)數據。根據中華人(ren)民共和國化工行(hang)業标準自控安裝(zhuāng)圖冊HG/T21581-2010的資料整理(lǐ)㊙️成表，供大家參考(kao)。環保🔱I程目前因爲(wei)難測量，儀❗表價格(gé)貴，n很多地方沒有(you)測量，故我們認爲(wèi)适當增加誤差(保(bǎo)證系統誤差在±1.5%~±2%之(zhi)内)，選用性價比高(gao)的熱式質量流量(liang)計還是可取的。
 
　　當(dang)然我們希望有關(guān)方面能做一個測(cè)試數據，以使用戶(hu)💃更放心，亦可在很(hěn)多行業推廣應用(yòng)。
6用戶訂貨時要注(zhù)意的問題
　　如果熱(rè)式氣體質量流量(liang)計的有關樣本比(bǐ)較簡單,用🌐戶📞在🏃選(xuan)用時還要向制造(zao)廠了解清楚下列(lie)問題:
(1)傳感器中探(tàn)頭的插入深度與(yu)氣體管道的管徑(jing)有關，制造廠有什(shí)麽建議長度(注:一(yi)般大管道要插入(ru)到1/4管徑處，即平均(jun)流☀️速點;小管道要(yào)插入到管中心💃)。
(2)傳(chuan)感器的探頭插入(rù)深度是否可調整(zhěng)，用戶現場如何調(diao)整。
(3)由于插入式氣(qi)體質量流量計探(tàn)頭的保護套用材(cai)較少，對強腐✏️蝕介(jie)質可選用高級耐(nai)腐蝕金屬材料，比(bi)起其它流量計價(jia)格升高較少，以更(gèng)好地發揮插入式(shì)氣體質量流量的(de)應用優勢。

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