摘要：從插(cha)入式熱式質量(liàng)流量計 的測量(liàng)原理、流量計算(suàn).應用特點等方(fang)面來說明其在(zai)環保和空調行(háng)業中的可用性(xing)，并着重介紹了(le)熱式質量流🌈量(liàng)計如何🍉選擇測(cè)量點和直管段(duan)，以及在😍方形管(guan)道流量🌈測量中(zhōng)💔的應用。
1前言
　　随(suí)着環境保護意(yì)識的加強，對生(sheng)活、工業上廢水(shui)、廢氣排🐪放的檢(jiǎn)測和控制也越(yuè)來越重視。對于(yu)廢液的監控，可(ke)以采用⛹🏻‍♀️電磁流(liu)量計;但是由于(yu)環保廢氣的多(duō)粉塵、混合組分(fen)及要求低壓損(sun)、防爆、防腐蝕的(de)特⭕點，監控儀表(biǎo)相對難選。一般(bān)的流量儀表有(you)壓損，要🈲求氣體(ti)介質相對純淨(jing)，如果采用儀表(biǎo)，價格偏高，所以(yi)，在精度要求♉不(bú)是高的場合，1可(kě)以采用熱式氣(qi)體質量流量🌈計(jì)。
2插入式熱式流(liu)量計測量原理(li)及流量計算
　　熱(re)式質量流量計(ji)是利用傳熱原(yuan)理,即流動中的(de)流體與熱源(流(liú)體中加熱的物(wu)質或測量管外(wai)加熱體🏃)之間熱(rè)量交換🏃關系㊙️來(lai)測量流量的儀(yi)表，目前主要用(yòng)于測量氣體。熱(re)式流量儀表用(yong)得最多有兩類(lei)，一🌐是利用流📧動(dong)流體傳遞熱量(liàng)改🐪變測量管壁(bì)溫度分布的熱(rè)傳導❤️分布效應(yīng)的熱分布式流(liú)量計，曾稱量🛀熱(rè)式TMF;另外--類🌈是利(li)用熱消散(冷🌈卻(què))效應的金氏定(ding)律TMF又由于結構(gòu)上檢⭐測元件🈲伸(shēn)入測量管内,也(ye)稱插入型或侵(qin)入型。插入型的(de)工作原理及流(liu)量計算如下:
　　如(ru)圖所示，插入式(shì)熱式氣體質量(liang)流量計由兩個(gè)電阻溫度計組(zu)成傳感器，一個(ge)測溫探頭，感受(shòu)流體溫度T2另☁️一(yī)個電阻溫度計(jì)由電路加熱到(dào)溫度T1用來測量(liàng)流體帶走的熱(re)量變化，亦稱測(ce)速探頭。T1高于T2。并(bìng)保持△T恒定,即🈲△T=T1-T2。當(dāng)流體流經傳感(gǎn)器時，由于測速(sù)探頭的自身溫(wēn)度T1高⛱️于測溫探(tan)頭感受的溫度(du)即流體溫度T2,流(liú)體便帶走了測(ce)速探頭上的一(yī)部分熱量(高溫(wen)向低溫傳遞⭐)，使(shi)T1下降。電路爲保(bao)持△T恒定，便增加(jia)對測速探頭的(de)加熱功率，使△T=T1-T2恒(héng)定。流體帶走測(ce)速探頭.上多少(shao)熱量，電💛路便增(zeng)加相應數量的(de)電功率，兩者之(zhī)間🏒存在着一個(ge)函數關系"。設對(dui)測速探頭的加(jiā)熱功率爲P1，流體(ti)的質❓量流量爲(wei)Q,則根據流體流(liu)過測速探頭時(shi)所帶走的熱量(liàng)與對測速探頭(tou)的加熱功率相(xiang)對應的原理🙇🏻，得(de)到下列關系式(shì):
 
式(1)中，PocQ
　　因此，可以(yi)通過測量加熱(re)功率P,來測量帶(dài)走這部分熱量(liàng)的流體的質量(liàng)流量。由于帶走(zou)着部分熱量的(de)是流體的分子(zi)，所以，測速探頭(tou)直接測量的是(shi)流體的質量流(liu)速pv,此時，隻要乘(cheng)上管道的橫截(jie)面積，就可以得(dé)到流體的質量(liàng)流量了。由于氣(qì)體流過探頭時(shí)帶走熱量和氣(qi)體的質量流量(liang)成比例關系,也(yě)和探頭間溫差(cha)有關，流量越大(dà)，兩探頭之間溫(wen)差越小，氣體質(zhi)量流量與溫差(chà)之間的聯系通(tōng)過質量流速ρv建(jian)立"。
 
式中:Qm-質量流(liu)量，kg/s;
Kv-測量頭儀表(biǎo)系數;
a-速度分布(bu)系數;
B一阻塞系(xi)數;
x-幹擾系數;
A-儀(yí)表表體(測量管(guǎn)道)的内橫截面(miàn)積，m²
ρv一質量流速(sù)，kg/(m²·S)。
　　基于_上述原理(li)，對于大管徑的(de)流量測量來說(shuō),雖無相應的大(da)管徑标定裝置(zhì)來對流量計進(jìn)行标定，但隻要(yao)在标💚準口徑的(de)标定裝置.上測(cè)定相應的質量(liang)🙇🏻流速，也就可方(fang)便地測量出大(dà)🌏管徑中流體的(de)質量流量了。
 
　　由于兩個(gè)傳感器都是用(yòng)性能穩定的金(jīn)屬鉑材料通過(guo)特殊工⛷️藝密封(feng)在316L不鏽鋼管或(huo)抗酸、堿腐蝕的(de)K2760哈氏合金或鉑(bó)套管中制成，因(yīn)此極爲堅固,并(bing)不會污染被測(ce)流體或受被測(ce)流體污染，且其(qí)抗腐蝕性能相(xiàng)當好。
3熱式質量(liàng)流量計的應用(yong)特點
　　當前TMF大部(bu)分用于測量氣(qì)體，隻有少量用(yòng)于測量微❌小液(yè)體流量。熱式質(zhì)量流量計具有(you)性能可靠、無可(ke)💯動部件、安裝方(fāng)便，壓損小、量程(cheng)比寬(可達1000:1)、靈敏(mǐn)度高等特點😄2,特(te)别适用于大💚管(guǎn)徑、低流速，非🈚圓(yuán)截面管道、現場(chǎng)空間狹窄處測(ce)量等特殊工況(kuàng)，在環🤩境保護和(hé)過程工業的應(yīng)用發展迅速，例(lì)如:污水處理過(guò)程中🔞發生的氣(qi)體，燃料電池工(gong)廠各種氣體的(de)流量測量及煤(méi)粉燃燒過程粉(fěn)/氣配比控制等(děng)。
　　與常用的 孔闆(pan)流量計 、 渦街流(liú)量計 和差壓式(shì)均速管、文丘裏(lǐ)流量計相比較(jiao)，熱式氣體質量(liang)流量計有如下(xia)特點:
(1)直接測量(liàng)流體的質量流(liú)量或标準狀态(tài)下的體積流量(liàng)⚽，不需要進行溫(wen)度壓力補償;.
(2)一(yi)次元件結構簡(jian)單，采用不鏽鋼(gāng)或特種合金外(wai)殼覆蓋，不怕髒(zāng)污或腐蝕，不存(cún)在堵塞問題,且(qie)表面髒污極🛀易(yi)清除。帶不斷流(liú)裝拆裝置，可實(shi)現不停氣裝❗拆(chāi)，清洗✂️維修，簡便(biàn)易行🌈;
(3)量程比特(te)大，可達1000:1，可測流(liú)速範圍0.1m/s~60m/s,完全覆(fù)蓋-般工業廢♻️氣(qi)及煤氣廠輸出(chū)總管中的流速(sù)範圍。因而隻需(xu)🈲在總管上裝一(yī)台插入式熱式(shi)氣體質量流量(liàng)計，就可滿足計(ji)量要♍求。大大地(di)節省了投資🚶,簡(jiǎn)化了系統結構(gòu)，方便了管理,提(ti)高了系統工作(zuò)的可靠性;
(4)儀表(biǎo)精度高(+10%FS)，性能穩(wen)定(重複性士0.25%FS)，幾(jǐ)無壓力損失，對(dui)管道振動不敏(mǐn)感。
此外，熱式氣(qi)體質量流量計(ji)靈敏度高，尤其(qi)适合于大管徑(jìng)、低🤩流速的流量(liang)測量。且在大管(guan)徑中使用，其性(xìng)能價格比更顯(xiǎn)優勢;防爆、防護(hù)、抗腐蝕設計,又(yòu)使它能适⛱️應惡(è)劣工況，危♉險場(chǎng)合。
　　熱式氣體質(zhi)量流量計作爲(wei)一種插入式流(liu)量計，由.上述插(chā)入式流量計的(de)測量公式可見(jiàn)該流量計同樣(yang)方便适用于方(fāng)形✂️管道的氣體(ti)流量測量。環保(bao)管道一般📐用圓(yuán)形，而空調的管(guǎn)道🐆很多地方爲(wèi)方形。孔闆等很(hen)多儀表沒有測(cè)量方形管道的(de)數據，若使用🔱插(chā)入式熱式🈚氣體(tǐ)質量流量計，不(bu)論圓形或是方(fang)形管道均可通(tōng)過計算獲得，這(zhe)也解決了低壓(yā)方形通風管道(dào)的流量測量問(wèn)題。
4測點位置的(de)選擇
　　正确選擇(ze)測點位置是減(jiǎn)少測量誤差的(de)重要條件,測點(dian)☎️位置選擇不當(dang)，會增加流量計(jì)的測量誤差，對(dui)于熱式氣體質(zhi)量流量計，按相(xiàng)關資料小結，其(qi)測點位置的選(xuǎn)擇應🛀滿足如下(xia)要求:
(1) 盡可能保(bao)證測點前後直(zhi)觀段的長度，一(yi)般要求前≥20D(D爲被(bei)測🐆管道内徑)，後(hou)≥10D。管道内的流場(chang)分布，隻與管道(dào)系統有關，因此(ci)，測點前後均應(yīng)避開“擾動源”
(2)測(cè)點附近無“二次(ci)流”，以避免擾亂(luan)流場,測點附近(jin)應絕對♈避免有(yǒu)🔴“回流”情況，如有(yǒu)，可移位安裝或(huò)安裝“止回閥”如(ru)安裝止回閥，應(yīng)确保測點後直(zhí)管段長度210D。
(3)測點(dian)附近應避免被(bèi)測氣體組分(尤(you)其是含水、含油(you)、含塵量)的起伏(fu)變化，盡可能選(xuan)擇具有“穩定流(liu)”的測量點。
(4)測點(dian)附近被測氣體(ti)的流速應控制(zhi)在<60m/s.的範圍内。10m/s~30m/s爲(wèi)經濟流速，推薦(jiàn)使用。易燃易爆(bào)氣體應控制在(zài)安全流速範圍(wei)内。
5測點前後直(zhi)管段與測量精(jīng)度
　　環保廢氣管(guan)道管徑大，很多(duo)都無法保證直(zhi)管段的✌️要求，那(nà)麽，測量精度會(huì)因爲直管段的(de)減小而降低。如(ru)儀表廠的樣本(běn)注明熱式質量(liàng)流量計可達到(dào)土1%的精度，直管(guan)段是前/後爲20D/10D,如(ru)果現場條件不(bu)允許，無法選到(dao)滿足要求的測(ce)點時，精度會降(jiàng)低。我們建議🌐其(qi)工程處理🈲可以(yǐ)采用在允許誤(wu)差範圍内适當(dang)減少直管段的(de)方案，參考标準(zhǔn)孔闆直管段減(jiǎn)少與誤📞差增加(jia)的原則來估算(suan)。
　　熱式氣體質量(liàng)流量計的直管(guǎn)段對誤差的影(yǐng)響沒有權威的(de)💁數💰據，而标準孔(kong)闆、噴嘴、文丘裏(li)等有數據。根據(jù)中華人民共和(he)⭐國化🔴工行業标(biao)準自控安裝圖(tú)冊HG/T21581-2010的資料整理(lǐ)成表，供大家參(can)👨‍❤️‍👨考。環保🌐I程目前(qian)因爲難測量，儀(yi)表價格貴🏃‍♂️，n很多(duo)地方沒有測量(liàng)，故我們認爲适(shì)當增加誤差(保(bao)證系統誤差在(zai)±1.5%~±2%之内)，選用性價(jià)💋比高的熱式質(zhì)量流量計還是(shì)💚可取的。
 
　　當然我(wo)們希望有關方(fang)面能做一個測(ce)試數據，以使用(yong)戶👉更放心，亦可(ke)在很多行業推(tui)廣應用。
6用戶訂(ding)貨時要注意的(de)問題
　　如果熱式(shi)氣體質量流量(liàng)計的有關樣本(běn)比較簡單♋,用💰戶(hu)在🐇選用時還要(yào)向制造廠了解(jie)清楚下列問題(tí):
(1)傳感器中探頭(tóu)的插入深度與(yu)氣體管道的管(guǎn)徑有關，制造廠(chǎng)有什麽建議長(zhǎng)度(注:一般大管(guǎn)道要插入到1/4管(guan)徑處，即平☁️均流(liú)🎯速點;小管道要(yao)插入到管中心(xin))。
(2)傳感器的探頭(tou)插入深度是否(fou)可調整，用戶現(xian)場如何調整。
(3)由(yóu)于插入式氣體(ti)質量流量計探(tàn)頭的保護套用(yong)材較少🚩，對強腐(fǔ)蝕介質可選用(yòng)高級耐腐蝕金(jin)屬材料，比起🐉其(qí)它流量計價格(gé)升高較少，以更(geng)好地發揮插🌂入(rù)式氣🌈體質量流(liu)量的應用優🙇🏻勢(shì)。

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