熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)的應(yīng)用和選型

熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)由于自身獨(dú)有的優(yōu)良特性正被越來越多的用戶認(rèn)可和使用，現(xiàn)已應(yīng)用在許多氣體流量測(cè)量場(chǎng)合。但是在這些應(yīng)用中也存在著許多問題和誤區(qū)，許多生產(chǎn)廠家不負(fù)責(zé)任的宣傳誤導(dǎo)以及產(chǎn)品的質(zhì)量缺陷使產(chǎn)品使用出現(xiàn)了許多障礙和盲區(qū)，造成許多用戶對(duì)熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)產(chǎn)生誤解，有的是盲目的認(rèn)為熱式流量計(jì)可以測(cè)量所有工況條件下的氣體，有的是對(duì)熱式流量計(jì)排斥和反對(duì)。

一．正確認(rèn)識(shí)熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)原理

熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)的起源是來自于熱線式風(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)單說明為什么通過檢測(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^上說明為什么是氣體直接質(zhì)量流量測(cè)量。

如圖所示，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），可以通過測(cè)量耗散的電功率直接獲得流過的氣體分子數(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?/span>

          Cp是定壓比熱容，與氣體種類有關(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，通過實(shí)時(shí)測(cè)量氣體帶走熱量H的大小來得到氣體的質(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。