热式气体质量流量计直接测量气体的质量流量。

· 不是体积流量：它不像涡轮或孔板流量计那样先测出流速或体积流量，再通过温度和压力补偿来换算成质量流量。

· 直接输出：它的输出信号（如4-20mA）直接对应于标准状态（如20°C, 101.325kPa）下的质量流量，单位通常是标准立方米每小时（Nm³/h）、标准升每分钟（SLM） 或千克每小时（kg/h）。

简单比喻：就像你直接称重一袋流动的沙子，而不是先测量沙子的体积再乘以密度。

它是如何测量的？—— 工作原理

其核心原理基于热传导，即“流动的流体会带走热量”。主要有两种测量方法：

1. 恒功率法（Constant Power Anemometry）

这种方法使用两个温度传感器（通常是铂RTD），一个加热，一个不加热。

· 结构：一个探头（参考探头）测量气体的实际温度（T1），另一个探头（加热探头）被电路加热到一个恒定的、高于气体温度的温差（ΔT），例如高出50°C。

· 过程：

  1. 当没有气体流动时（静止状态），两个探头之间的温差ΔT最大且稳定。

  2. 当气体开始流动时，流动的气体会“吹走”或“带走”加热探头的热量，导致其温度下降。

  3. 为了维持设定的恒定温差（ΔT），电路必须增加对加热探头的加热功率。

· 测量：仪器通过测量为维持恒定温差ΔT所需增加的加热功率（P） 来计算流量。

  · 气体流量越大，带走的热量越多，所需的加热功率P就越大。

  · 这个加热功率P与气体的质量流量（Qm）有明确的函数关系，通过校准后即可直接得出质量流量值。

2. 恒温差法（Constant Temperature Anemometry）

这种方法更常见于插入式热式流量计。它也只使用一个加热传感器，但其工作方式略有不同。

· 结构：同样有两个传感器，一个测量气体温度（T1），一个被加热。

· 过程：

  1. 加热传感器被电路加热并维持在一个恒定的绝对温度（T2），而不是恒定的温差。

  2. 当气体流动时，加热传感器的热量被带走，温度有下降的趋势。

  3. 电路会瞬间改变加热电流（I），以抵抗温度下降，维持其恒定温度T2。

· 测量：仪器通过测量维持加热传感器恒定温度所需的电流值（I） 来计算流量。

  · 气体流量越大，所需维持温度的电流I就越大。

  · 电流值I的平方（I²）与质量流量成正比。

总结两种方法：

· 恒功率法：保持温差不变，测功率的变化。

· 恒温差法：保持温度不变，测电流的变化。

无论哪种方法，其物理本质都是：测量流体流动导致的热量散失效应，并将该效应与流体的质量流量相关联。

主要优点

1. 直接测量质量流量：无需额外的温度、压力变送器和计算单元，节省成本和安装空间。

2. 宽量程比：通常可达100:1甚至1000:1，既能测很小的流量，也能测很大的流量，适用范围广。

3. 低压损：特别是插入式，管道内几乎没有阻挡件，对流体的压力影响极小，节能。

4. 响应速度快：对流量变化反应灵敏。

5. 可测量极低流速：对微小流量敏感，甚至能测量“泄漏流量”。

6. 对气体成分不敏感（在一定范围内）：只要在出厂时针对某种气体进行了校准，就能准确测量。但如果气体成分变化很大，其热物理性质（比热容）改变，则需要重新校准。

主要缺点与注意事项

1. “专气专用”：出厂时通常针对一种特定气体（如空气、N₂、O₂、Ar等）进行校准。如果测量另一种比热容差异很大的气体，会产生显著误差，必须重新校准。

2. 对介质洁净度有要求：探头被粉尘、油污覆盖会影响散热效率，导致测量不准，需要定期清洁。

3. 不适用于液体：工作原理基于气体的热力学性质，液体和气体的比热容等特性差异巨大。

4. 对振动敏感：强烈的管道振动可能影响传感器工作或造成机械损伤。

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典型应用领域

由于其独特优势，热式质量流量计广泛应用于：

· 压缩空气测量与泄漏检测：工厂压缩空气系统的能耗计量。

· 锅炉/燃烧器助燃空气测量：控制空燃比，提高燃烧效率。

· 燃气计量：测量天然气、沼气等。

· 半导体制造：测量高纯度特种工艺气体（如Ar, N₂, H₂）的精确流量。

· 环保监测：烟道气排放监测。

· ** HVAC**：通风管道中的空气流量测量。

· 实验室：需要精确控制气体流量的科研场景。

如有需要，请联系上海美续测控，021-6788-1626