熱式氣體質量流量計直接測量氣體的質量流量。

· 不是體積流量：它不像渦輪或孔板流量計那樣先測出流速或體積流量，再通過溫度和壓力補償來換算成質量流量。

· 直接輸出：它的輸出信號（如4-20mA）直接對應于標準狀態（如20°C, 101.325kPa）下的質量流量，單位通常是標準立方米每小時（Nm3/h）、標準升每分鐘（SLM） 或千克每小時（kg/h）。

簡單比喻：就像你直接稱重一袋流動的沙子，而不是先測量沙子的體積再乘以密度。

它是如何測量的？—— 工作原理

其核心原理基于熱傳導，即“流動的流體會帶走熱量”。主要有兩種測量方法：

1. 恒功率法（Constant Power Anemometry）

這種方法使用兩個溫度傳感器（通常是鉑RTD），一個加熱，一個不加熱。

· 結構：一個探頭（參考探頭）測量氣體的實際溫度（T1），另一個探頭（加熱探頭）被電路加熱到一個恒定的、高于氣體溫度的溫差（ΔT），例如高出50°C。

· 過程：

  1. 當沒有氣體流動時（靜止狀態），兩個探頭之間的溫差ΔT最大且穩定。

  2. 當氣體開始流動時，流動的氣體會“吹走”或“帶走”加熱探頭的熱量，導致其溫度下降。

  3. 為了維持設定的恒定溫差（ΔT），電路必須增加對加熱探頭的加熱功率。

· 測量：儀器通過測量為維持恒定溫差ΔT所需增加的加熱功率（P） 來計算流量。

  · 氣體流量越大，帶走的熱量越多，所需的加熱功率P就越大。

  · 這個加熱功率P與氣體的質量流量（Qm）有明確的函數關系，通過校準后即可直接得出質量流量值。

2. 恒溫差法（Constant Temperature Anemometry）

這種方法更常見于插入式熱式流量計。它也只使用一個加熱傳感器，但其工作方式略有不同。

· 結構：同樣有兩個傳感器，一個測量氣體溫度（T1），一個被加熱。

· 過程：

  1. 加熱傳感器被電路加熱并維持在一個恒定的絕對溫度（T2），而不是恒定的溫差。

  2. 當氣體流動時，加熱傳感器的熱量被帶走，溫度有下降的趨勢。

  3. 電路會瞬間改變加熱電流（I），以抵抗溫度下降，維持其恒定溫度T2。

· 測量：儀器通過測量維持加熱傳感器恒定溫度所需的電流值（I） 來計算流量。

  · 氣體流量越大，所需維持溫度的電流I就越大。

  · 電流值I的平方（I2）與質量流量成正比。

總結兩種方法：

· 恒功率法：保持溫差不變，測功率的變化。

· 恒溫差法：保持溫度不變，測電流的變化。

無論哪種方法，其物理本質都是：測量流體流動導致的熱量散失效應，并將該效應與流體的質量流量相關聯。

主要優點

1. 直接測量質量流量：無需額外的溫度、壓力變送器和計算單元，節省成本和安裝空間。

2. 寬量程比：通常可達100:1甚至1000:1，既能測很小的流量，也能測很大的流量，適用范圍廣。

3. 低壓損：特別是插入式，管道內幾乎沒有阻擋件，對流體的壓力影響極小，節能。

4. 響應速度快：對流量變化反應靈敏。

5. 可測量極低流速：對微小流量敏感，甚至能測量“泄漏流量”。

6. 對氣體成分不敏感（在一定范圍內）：只要在出廠時針對某種氣體進行了校準，就能準確測量。但如果氣體成分變化很大，其熱物理性質（比熱容）改變，則需要重新校準。

主要缺點與注意事項

1. “專氣專用”：出廠時通常針對一種特定氣體（如空氣、N?、O?、Ar等）進行校準。如果測量另一種比熱容差異很大的氣體，會產生顯著誤差，必須重新校準。

2. 對介質潔凈度有要求：探頭被粉塵、油污覆蓋會影響散熱效率，導致測量不準，需要定期清潔。

3. 不適用于液體：工作原理基于氣體的熱力學性質，液體和氣體的比熱容等特性差異巨大。

4. 對振動敏感：強烈的管道振動可能影響傳感器工作或造成機械損傷。

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典型應用領域

由于其獨特優勢，熱式質量流量計廣泛應用于：

· 壓縮空氣測量與泄漏檢測：工廠壓縮空氣系統的能耗計量。

· 鍋爐/燃燒器助燃空氣測量：控制空燃比，提高燃燒效率。

· 燃氣計量：測量天然氣、沼氣等。

· 半導體制造：測量高純度特種工藝氣體（如Ar, N?, H?）的精確流量。

· 環保監測：煙道氣排放監測。

· ** HVAC**：通風管道中的空氣流量測量。

· 實驗室：需要精確控制氣體流量的科研場景。

如有需要，請聯系上海美續測控，021-6788-1626