簡單來說：熱式質量流量計的測量原理決定了其傳感器必須直接與介質進行熱交換。當介質溫度過高時，這種熱交換會失效，甚至導致傳感器永久損壞。

下面從原理和具體原因兩個方面詳細解釋：

一、核心測量原理（溫差的建立是關鍵）

熱式質量流量計通常有兩種工作模式：

1. 恒功率法：保持加熱元件的加熱功率恒定，測量介質流過后導致的溫度變化（溫差）。流速越快，帶走的熱量越多，溫差越大。

2. 恒溫差法（更常見）：保持加熱元件與流體（或參比傳感器）之間的溫差恒定，測量為維持這個溫差所需的加熱功率。流速越快，需要補償的加熱功率就越大。

無論哪種模式，其基礎都是：傳感器（加熱器和溫度探頭）與待測流體之間必須存在一個可控、可測量的溫度差。

二、為什么不能用于高溫介質？主要原因如下：

1. “溫差”消失，測量原理失效

• 這是最根本的原因。假設介質溫度已經高達400°C，而傳感器材料（如鉑金絲）的安全工作溫度可能只有500-600°C。此時，為了建立有效的溫差（例如50°C），加熱器需要被加熱到450°C。這已經非常接近材料的極限。

• 如果介質溫度進一步升高，或者出現波動，加熱器可能無法或不允許再升溫以維持足夠測量精度的溫差。當介質溫度與傳感器最高耐受溫度持平時，溫差將無法建立，儀器完全無法工作。

2. 傳感器材料限制

• 加熱線圈和測溫元件：通常由細金屬絲（如鉑、鎢）或薄膜制成。長期在高溫下工作，材料會氧化、蠕變、晶格結構改變，導致電阻特性發生不可逆的漂移，測量精度喪失。

• 絕緣材料：傳感器內部需要電氣絕緣和機械支撐的材料，在高溫下可能老化、分解，造成短路或結構破壞。

3. 熱輻射影響劇增

• 在低溫時，熱量傳遞以對流為主。但在高溫下（尤其>300°C），熱輻射傳熱的比例會急劇增加。熱式流量計的數學模型主要基于對流傳熱，強烈的輻射傳熱會引入巨大的、難以補償的測量誤差。

4. 零點漂移與校準失效

• 高溫會加速傳感器老化，使其特性曲線發生緩慢變化。即使當時沒有燒毀，其“零點”（即零流量時的輸出信號）也會發生嚴重漂移，導致讀數不準。出廠校準在高溫環境下完全失效。

5. 安全問題與結構挑戰

• 高溫可能帶來安全隱患，特別是測量可燃氣體時。維持高溫的傳感器本身可能成為點火源。

• 為了實現高溫測量，需要極其復雜的隔熱、冷卻和材料設計，這會大大增加成本，且往往得不償失。

三、一般的溫度適用范圍

• 標準型：通常用于測量 -25°C 到 +100°C 左右的介質。

• 中溫型：通過特殊設計，某些型號可以測量最高到 200°C ~ 300°C 的介質（例如一些熱式氣體質量流量計）。

• 超過300°C：幾乎沒有任何熱式質量流量計可以可靠、長期地工作。此時必須考慮其他原理的流量計。

四、測量高溫介質應選擇什么流量計？

如果需要測量高溫氣體或液體（如過熱蒸汽、高溫煙氣、熔鹽、熱油等），可以考慮以下替代方案：

1. 渦街流量計：利用卡門渦街原理，耐高溫性能好（可達400°C以上），適用于蒸汽、氣體和液體。

2. 差壓式流量計（孔板、錐形流量計等）：結構簡單堅固，耐高溫高壓，但壓損較大，測量范圍度窄。

3. 超聲波流量計（外夾式或插入式）：非接觸式測量，對介質溫度限制較小（取決于探頭和安裝方式），特別適合大口徑管道。

4. 靶式流量計：結構堅固，適用于高粘度、含顆粒物的高溫介質。

總結

熱式質量流量計是一個對溫度敏感的精密熱量交換器。它通過主動加熱介質來測量流量。當介質本身溫度過高時，這套精密的加熱、測溫和控制系統就失去了工作基礎，并面臨物理上的生存挑戰。因此，它天生就不適合測量高溫介質，這是由其測量原理的本質所決定的。