熱式流量計

熱式流量計是基于熱擴散原理的流量儀表，即是利用流體流過發(fā)熱物體時，發(fā)熱物體的熱量散失多少與流體的流量成一定的比例關系，具體來說，該流量計的傳感器有兩只標準級的RTD，一只用來做熱源，一只用來測量流體溫度，流體流過時，兩者之間的溫度差與流量的大小成非線性關系，該儀表就可以把這種關系轉換為測量流量信號的線性輸出。

測量原理：

熱式氣體質量流量計由傳感器和信號分析、處理與控制單元兩部分構成。傳感器一部分測量溫度，而另一部分用于加熱。前者監(jiān)控實際過程溫度值；后者維持一恒定溫度值，使其總是高于實際過程溫度且與該過程溫度保持恒定的溫度差。氣體的質量流量越大，冷卻效應就越大，維持差分溫度所需的能量也就越大。因此，通過測量加熱器的能量便可得出被測氣體的質量流量。

產(chǎn)品應用：

?壓縮空氣
?鍋爐房或干燥機中的天然氣
?釀酒廠中的二氧化碳氣體
?污水處理廠中的沼氣和曝氣
?生成氣體（如氬氣、氮氣、二氧化碳、氦氣、氧氣）
?氣體泄露檢測

產(chǎn)品特點：

?高性能智能微處理器及模數(shù)、數(shù)模轉換芯片；
?寬量程比100：1；大口徑，低流速，壓損可忽略；
?直接測量質量流量，無須溫壓補償；
?低流速測量非常靈敏；
?設計、選型方便，安裝、使用簡便；
?適合各類單一或混合氣體流量測量。

技術參數(shù)：

常用氣體量程上限（Nm3/h）（下表可擴展）：

標準狀態(tài)流量:溫度為20℃，壓力為101.325KPa時的流量。
注：瞬時流量的單位可選Nm3/h、Nm3/min 、L/h 、L/min、t/h、t/min 、kg/h 和kg/min。

熱式流量計設計：

1 探頭電阻

熱式探頭電阻的設計選取,除了直接與探頭工作溫度、工作電流等指標有關之外,還與探頭結構及其幾何尺度有關.探頭結構的散熱條件對探頭工作溫度影響極大,如探頭封裝厚度等條件.即使幾何尺寸、散熱面積和探頭體積等參數(shù)均差不多的兩個熱膜探頭,在同樣的加熱電流條件下,試驗發(fā)現(xiàn)其熱性能也可有很大的差異,甚至可以是成倍的差異[12].所以,散熱條件越好,可以選用相對大一點的探頭電阻.

散熱面積越小,探頭工作溫度就越高.例如裸露的專線,由于它*暴露在氣流中,散熱條件應該很好;但專線探頭與熱膜探頭試驗比較發(fā)現(xiàn),由于專線直徑非常小,散熱面積比熱膜陶瓷基片要小得多,而熱絲的體積與熱膜陶瓷基片比更加微小,所以熱絲的熱容量很小.熱容量小和散熱面積小都將導致專線探頭的工作溫度提高.同樣的工作條件下,熱絲的溫度要遠高于熱膜溫度.所以,對于專線,應該選用較小的探頭電阻.

另外,探頭電阻設計與工作電流有密切關系,如果希望有較小的工作電流,就應選用較大的探頭電阻.目前常用的熱式探頭電阻有10Ω及以下的專線探頭,以及20Ω、45Ω的熱膜探頭等.

2 供電電源

要使熱式流量計正常工作,就必須使探頭溫度達到一定水平,也就是要給熱式探頭提供一定的能量.從式(5)可知,提供的能量為W=I2HRH.對于一定幾何尺度和結構的熱式探頭,如果其散熱條件等因素也相似,則欲保持一定探頭溫度水平的能量也應相近.所以,如果提高探頭電阻,則加熱電流可以減小,但減小的幅度并不一樣,探頭兩端電壓將有所增加.對于一定的供電電源電壓,探頭電阻的增加將有一限值,并不能一味地用提高電阻的方法來降低電流.

對于低壓供電電源,原則上應降低探頭電阻,以增加加熱電流的方法來維持探頭能量.但探頭電阻一般無法隨意改變,只有有限的幾種可供選擇.所以,當供電電壓較小時,應盡量減小圖1中的取樣電阻R1的阻值,以避免出現(xiàn)大流量信號的飽和現(xiàn)象.

3 流量計結構設計

無論是熱式流量計或熱式風速儀,熱式探頭在氣流通道上的安裝位置與結構,補償探頭的安裝位置與結構,對流量測量都有明顯影響.主要有:加熱探頭位置是否固定,探頭與周圍固定架之間的距離對散熱是否有影響,能否有效地感受流體的真實流速,補償探頭能否有效地感受流體溫度,其自熱效應有多大影響對氣流的流動是否有阻礙等問題,都是流量計結構設計時應充分考慮的問題.試驗表明,這些因素對流量計的測量精度和穩(wěn)定性有明顯影響。