摘要(yao)：從插入(ru)式熱式(shi)質量流(liu)量計 的(de)測量原(yuan)理、流量(liang)計算.應(ying)用特點(dian)等方面(mian)來說明(ming)其在環(huan)保💘和空(kong)調行業(ye)中的可(ke)用性，并(bing)着重介(jie)紹了熱(re)式質量(liang)流量計(ji)如何👉選(xuan)擇測量(liang)點和直(zhi)管段，以(yi)及在方(fang)形管道(dao)流量測(ce)量中的(de)應用。
1前(qian)言
　　随着(zhe)環境保(bao)護意識(shi)的加強(qiang)，對生活(huo)、工業上(shang)廢水、廢(fei)氣🙇🏻排放(fang)的✍️檢⭐測(ce)和控制(zhi)也越來(lai)越重視(shi)。對于廢(fei)液的監(jian)控🧑🏾‍🤝‍🧑🏼，可以(yi)采用電(dian)磁流量(liang)計;但是(shi)由于環(huan)保廢氣(qi)的💞多粉(fen)塵、混合(he)組🈲分及(ji)要求低(di)壓損、防(fang)爆、防腐(fu)蝕的特(te)點，監控(kong)儀✊表相(xiang)對難選(xuan)。一般的(de)流量儀(yi)表‼️有壓(ya)損，要求(qiu)氣體介(jie)質♋相對(dui)純淨，如(ru)果采用(yong)儀表，價(jia)格偏高(gao)，所以，在(zai)精度要(yao)求不是(shi)高的場(chang)合，1可以(yi)采用熱(re)式氣體(ti)質量流(liu)量計。
2插(cha)入式熱(re)式流量(liang)計測量(liang)原理及(ji)流量計(ji)算
　　熱式(shi)質量流(liu)量計是(shi)利用傳(chuan)熱原理(li),即流動(dong)中的流(liu)體與💃熱(re)源(流體(ti)中加熱(re)的物質(zhi)或測量(liang)管外加(jia)熱體)之(zhi)間熱量(liang)交換關(guan)系來測(ce)量流量(liang)的儀表(biao)，目前主(zhu)要用于(yu)測量氣(qi)體。熱式(shi)流量儀(yi)表用得(de)最🐆多有(you)兩類，一(yi)是利用(yong)流動流(liu)體傳遞(di)熱量改(gai)變測量(liang)管壁溫(wen)度分👄布(bu)的熱傳(chuan)導分布(bu)效應的(de)熱分布(bu)式流量(liang)計，曾稱(cheng)量🧑🏽‍🤝‍🧑🏻熱式(shi)TMF;另外--類(lei)🔆是利用(yong)熱消散(san)(冷卻)效(xiao)應的金(jin)氏定律(lü)♉TMF又由于(yu)結🌏構上(shang)檢測元(yuan)件✍️伸入(ru)測量管(guan)内,也稱(cheng)插入型(xing)或侵入(ru)型。插入(ru)型的工(gong)作原理(li)及流🌏量(liang)計算如(ru)下:
　　如圖(tu)所示，插(cha)入式熱(re)式氣體(ti)質量流(liu)量計由(you)兩個電(dian)阻溫度(du)計組成(cheng)傳感器(qi)，一個測(ce)溫探頭(tou)，感受流(liu)體溫度(du)T2另一個(ge)🆚電阻溫(wen)度計由(you)電路加(jia)熱到溫(wen)度T1用來(lai)測量流(liu)體帶走(zou)的熱量(liang)變化，亦(yi)稱測速(su)探頭。T1高(gao)于T2。并保(bao)持△T恒定(ding),即△T=T1-T2。當流(liu)體流經(jing)傳感器(qi)時，由于(yu)測速探(tan)頭的自(zi)身溫度(du)T1高🤟于測(ce)溫探頭(tou)🔞感受的(de)溫度即(ji)流體溫(wen)度T2,流體(ti)便帶走(zou)了測速(su)探頭上(shang)的一部(bu)分熱量(liang)(高溫向(xiang)🔞低溫傳(chuan)遞💜)，使T1下(xia)降👣。電路(lu)爲✔️保持(chi)△T恒定，便(bian)增加對(dui)測速探(tan)頭的加(jia)熱功率(lü)，使💘△T=T1-T2恒定(ding)。流體帶(dai)走測速(su)探頭.上(shang)多💃少熱(re)量，電路(lu)便增加(jia)相應數(shu)量的電(dian)功率，兩(liang)者之間(jian)存在着(zhe)一個函(han)數關系(xi)"。設對測(ce)速探頭(tou)的加熱(re)功率爲(wei)P1，流體的(de)質量流(liu)量爲Q,則(ze)根據流(liu)體流過(guo)測速探(tan)頭時所(suo)帶走的(de)熱量與(yu)對測速(su)探頭的(de)加熱功(gong)率相對(dui)🆚應的原(yuan)理🔴，得到(dao)下列關(guan)系式:
 
式(shi)(1)中，PocQ
　　因此(ci)，可以通(tong)過測量(liang)加熱功(gong)率P,來測(ce)量帶走(zou)這部分(fen)熱量的(de)流體的(de)質量流(liu)量。由于(yu)帶走着(zhe)部分熱(re)量的是(shi)流體的(de)分子，所(suo)以，測速(su)探頭直(zhi)接測量(liang)的是流(liu)體的質(zhi)量流速(su)pv,此時，隻(zhi)要乘上(shang)管道的(de)橫截面(mian)積，就可(ke)以得到(dao)流體的(de)質量流(liu)量了。由(you)于氣體(ti)流過探(tan)頭時帶(dai)走熱量(liang)和氣體(ti)的質量(liang)流量成(cheng)比例關(guan)系,也和(he)探頭間(jian)溫差有(you)關，流量(liang)越大，兩(liang)探頭之(zhi)間溫差(cha)越小，氣(qi)體質量(liang)流量與(yu)溫差之(zhi)間的聯(lian)系通過(guo)質量流(liu)速ρv建立(li)"。
 
式中:Qm-質(zhi)量流量(liang)，kg/s;
Kv-測量頭(tou)儀表系(xi)數;
a-速度(du)分布系(xi)數;
B一阻(zu)塞系數(shu);
x-幹擾系(xi)數;
A-儀表(biao)表體(測(ce)量管道(dao))的内橫(heng)截面積(ji)，m²
ρv一質量(liang)流速，kg/(m²·S)。
　　基(ji)于_上述(shu)原理，對(dui)于大管(guan)徑的流(liu)量測量(liang)來說,雖(sui)無相♈應(ying)✔️的大管(guan)徑标定(ding)裝置來(lai)對流量(liang)計進行(hang)标定，但(dan)隻要🌈在(zai)标準口(kou)徑的🌈标(biao)定裝置(zhi).上測定(ding)相應的(de)質量流(liu)速，也就(jiu)可方便(bian)地測量(liang)出大管(guan)徑中流(liu)體的質(zhi)量流量(liang)了。
 
　　由于(yu)兩個傳(chuan)感器都(dou)是用性(xing)能穩定(ding)的金屬(shu)鉑材料(liao)🆚通💔過特(te)殊工藝(yi)密封在(zai)316L不鏽鋼(gang)管或抗(kang)酸、堿腐(fu)蝕的K2760哈(ha)氏合金(jin)或鉑❤️套(tao)管💁中制(zhi)🏃🏻‍♂️成，因此(ci)極爲堅(jian)固,并不(bu)會污染(ran)被🈲測流(liu)體或受(shou)被測流(liu)體污染(ran)，且🔞其抗(kang)腐蝕性(xing)能相當(dang)好。
3熱式(shi)質量流(liu)量計的(de)應用特(te)點
　　當前(qian)TMF大部分(fen)用于測(ce)量氣體(ti)，隻有少(shao)量用于(yu)測量微(wei)小液⛱️體(ti)‼️流量。熱(re)式質量(liang)流量計(ji)具有性(xing)能可靠(kao)、無可動(dong)部件、安(an)裝方便(bian)，壓損小(xiao)、量程比(bi)寬(可達(da)1000:1)、靈敏度(du)高🌈等特(te)點2,特别(bie)适用于(yu)大管徑(jing)、低流速(su)，非圓截(jie)面管道(dao)、現場空(kong)間狹窄(zhai)處測量(liang)等特殊(shu)工況，在(zai)環境保(bao)護和過(guo)程工業(ye)的應用(yong)發展迅(xun)速，例如(ru):污水✊處(chu)理過程(cheng)中⭐發生(sheng)的氣體(ti)，燃料電(dian)池工廠(chang)各種氣(qi)體的流(liu)量✨測量(liang)及煤粉(fen)燃燒過(guo)程粉/氣(qi)配比控(kong)制等。
　　與(yu)常用的(de) 孔闆流(liu)量計 、 渦(wo)街流量(liang)計 和差(cha)壓式均(jun)速管、文(wen)丘裏流(liu)量計相(xiang)比較，熱(re)式氣體(ti)質量流(liu)量計有(you)如下特(te)點:
(1)直接(jie)測量流(liu)體的質(zhi)量流量(liang)或标準(zhun)狀态下(xia)的體積(ji)🈚流♈量，不(bu)需要進(jin)行溫度(du)壓力補(bu)償;.
(2)一次(ci)元件結(jie)構簡單(dan)，采用不(bu)鏽鋼或(huo)特種合(he)金外殼(ke)覆蓋㊙️，不(bu)怕髒污(wu)或腐蝕(shi)，不存在(zai)堵塞問(wen)題,且表(biao)面髒污(wu)極易清(qing)❓除。帶不(bu)斷流裝(zhuang)拆裝置(zhi)，可實現(xian)不停氣(qi)裝拆，清(qing)洗維修(xiu)，簡⛷️便易(yi)行♌;
(3)量程(cheng)比特大(da)，可達1000:1，可(ke)測流速(su)範圍0.1m/s~60m/s,完(wan)全覆蓋(gai)-般工業(ye)㊙️廢氣及(ji)煤氣廠(chang)輸出總(zong)管中的(de)流速範(fan)圍。因而(er)隻需在(zai)總管上(shang)✉️裝一台(tai)插入式(shi)熱式氣(qi)體質量(liang)流量計(ji)，就可滿(man)足計量(liang)要求。大(da)大地節(jie)省了投(tou)資,簡化(hua)了系統(tong)結構，方(fang)便了管(guan)理,提高(gao)了系統(tong)工作的(de)可靠性(xing);
(4)儀表精(jing)度高(+10%FS)，性(xing)能穩定(ding)(重複性(xing)士0.25%FS)，幾無(wu)壓力損(sun)失，對管(guan)道振🌈動(dong)🤞不敏感(gan)。
此外，熱(re)式氣體(ti)質量流(liu)量計靈(ling)敏度高(gao)，尤其适(shi)合于大(da)管🏃‍♀️徑、低(di)流速的(de)流量測(ce)量。且在(zai)大管徑(jing)中使用(yong)，其性能(neng)價格比(bi)更顯優(you)勢;防爆(bao)、防護、抗(kang)腐蝕設(she)計,又使(shi)它能适(shi)應惡劣(lie)工況，危(wei)險場合(he)。
　　熱式氣(qi)體質量(liang)流量計(ji)作爲一(yi)種插入(ru)式流量(liang)計，由.上(shang)述🎯插入(ru)式⚽流量(liang)計的測(ce)量公式(shi)可見該(gai)流量計(ji)同樣方(fang)便适用(yong)于方形(xing)❄️管道的(de)氣體流(liu)量測量(liang)。環保管(guan)道一般(ban)用圓形(xing)，而空調(diao)的管道(dao)很多地(di)方爲方(fang)形。孔闆(pan)等很多(duo)🈲儀表沒(mei)有測量(liang)方形管(guan)道的數(shu)據，若使(shi)用🌐插入(ru)式熱式(shi)氣體質(zhi)量流量(liang)計，不論(lun)圓形或(huo)是方形(xing)🌈管道均(jun)可通過(guo)計算獲(huo)得，這也(ye)解決了(le)低壓方(fang)形通風(feng)管道的(de)流量測(ce)量問題(ti)。
4測點位(wei)置的選(xuan)擇
　　正确(que)選擇測(ce)點位置(zhi)是減少(shao)測量誤(wu)差的重(zhong)要條件(jian),測點☎️位(wei)置選擇(ze)不當，會(hui)增加流(liu)量計的(de)測量誤(wu)差，對于(yu)熱式氣(qi)體質量(liang)流量計(ji)，按相關(guan)資料小(xiao)結，其測(ce)點位置(zhi)的🈲選擇(ze)應滿足(zu)如下要(yao)求:
(1) 盡可(ke)能保證(zheng)測點前(qian)後直觀(guan)段的長(zhang)度，一般(ban)要求前(qian)≥20D(D爲🈲被測(ce)💁管道内(nei)徑)，後≥10D。管(guan)道内的(de)流場分(fen)布，隻與(yu)管道系(xi)統有關(guan)，因此，測(ce)點前後(hou)均應避(bi)開“擾動(dong)源”
(2)測點(dian)附近無(wu)“二次流(liu)”，以避免(mian)擾亂流(liu)場,測點(dian)附近應(ying)絕對避(bi)免有“回(hui)流”情況(kuang)，如有，可(ke)移位安(an)裝或安(an)裝“止回(hui)閥🌈”如安(an)裝止回(hui)閥，應确(que)保測點(dian)後直管(guan)段長度(du)210D。
(3)測點附(fu)近應避(bi)免被測(ce)氣體組(zu)分(尤其(qi)是含水(shui)、含油、含(han)塵量)的(de)起伏變(bian)化，盡可(ke)能選擇(ze)具有“穩(wen)定流”的(de)測量點(dian)。
(4)測點附(fu)近被測(ce)氣體的(de)流速應(ying)控制在(zai)<60m/s.的範圍(wei)内。10m/s~30m/s爲經(jing)濟流速(su)⭐，推薦使(shi)用。易燃(ran)易爆氣(qi)體應控(kong)制在安(an)全流速(su)👈範圍🐇内(nei)。
5測點前(qian)後直管(guan)段與測(ce)量精度(du)
　　環保廢(fei)氣管道(dao)管徑大(da)，很多都(dou)無法保(bao)證直管(guan)段的要(yao)求，那🤩麽(me)，測量精(jing)度會因(yin)爲直管(guan)段的減(jian)小而降(jiang)低。如儀(yi)☎️表廠的(de)樣本注(zhu)🌐明熱式(shi)質量流(liu)量計可(ke)達到土(tu)1%的精度(du)，直管段(duan)是前/後(hou)爲20D/10D,如果(guo)🧡現場條(tiao)件不允(yun)許，無法(fa)選到滿(man)足要求(qiu)的☎️測點(dian)時，精度(du)會降低(di)🔱。我們建(jian)議其工(gong)程處理(li)可以采(cai)用在允(yun)許誤差(cha)範圍内(nei)适當減(jian)少直管(guan)段的方(fang)案，參考(kao)标準孔(kong)闆直管(guan)段減少(shao)與誤🐉差(cha)增加的(de)🈲原則來(lai)估算。
　　熱(re)式氣體(ti)質量流(liu)量計的(de)直管段(duan)對誤差(cha)的影響(xiang)沒有權(quan)威的數(shu)據，而标(biao)準孔闆(pan)、噴嘴、文(wen)丘裏等(deng)有數據(ju)。根據🈲中(zhong)華人民(min)共和國(guo)化工行(hang)業标準(zhun)自控安(an)裝圖🚶冊(ce)HG/T21581-2010的資料(liao)整理成(cheng)表，供大(da)家參考(kao)。環保I程(cheng)目前因(yin)爲難測(ce)量，儀表(biao)價格貴(gui)，n很多地(di)方沒有(you)測量，故(gu)我們認(ren)爲适當(dang)增加誤(wu)差(保證(zheng)系統誤(wu)差在±1.5%~±2%之(zhi)内)，選用(yong)性價♻️比(bi)高的熱(re)式質量(liang)流量計(ji)還是可(ke)取的。
 
　　當(dang)然我們(men)希望有(you)關方面(mian)能做一(yi)個測試(shi)數據，以(yi)使用戶(hu)更放💋心(xin)，亦可在(zai)很多行(hang)業推廣(guang)應用。
6用(yong)戶訂貨(huo)時要注(zhu)意的問(wen)題
　　如果(guo)熱式氣(qi)體質量(liang)流量計(ji)的有關(guan)樣本比(bi)較簡單(dan),用戶在(zai)選用時(shi)還要向(xiang)制造廠(chang)了解清(qing)楚下列(lie)問題:
(1)傳(chuan)感器中(zhong)探頭的(de)插入深(shen)度與氣(qi)體管道(dao)的管徑(jing)有🔴關，制(zhi)造廠有(you)什麽建(jian)議長度(du)(注:一般(ban)大管道(dao)要插入(ru)到1/4管徑(jing)處，即平(ping)🏃🏻均流速(su)點;小管(guan)道要插(cha)入到管(guan)中心)。
(2)傳(chuan)感器的(de)探頭插(cha)入深度(du)是否可(ke)調整，用(yong)戶現場(chang)如🌏何調(diao)整。
(3)由于(yu)插入式(shi)氣體質(zhi)量流量(liang)計探頭(tou)的保護(hu)套用材(cai)🍉較少，對(dui)強腐蝕(shi)介質可(ke)選用高(gao)級耐腐(fu)蝕金屬(shu)材料，比(bi)起其它(ta)流量計(ji)價格升(sheng)🐇高較少(shao)，以更好(hao)地發揮(hui)插入式(shi)氣體質(zhi)量流量(liang)的應用(yong)優勢。

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