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(suan).應用特點等方(fāng)面來說明其在(zài)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(liang)計如何選擇測(cè)量點和直管段(duan)，以及在方形管(guǎn)道流量測量中(zhong)的應用。
1前言
　　随(suí)着環境保護意(yì)識的加強，對生(shēng)活、工業上廢水(shuǐ)、廢氣排放的🌐檢(jiǎn)測和控制也越(yue)來越重視。對于(yú)廢液的⁉️監控，可(kě)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(fèn)及要求低壓🔱損(sǔn)、防爆、防腐蝕的(de)特點，監控儀表(biao)相對難選。一般(bān)的流量儀表有(yǒu)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(liú)量計測量原理(li)及流量計算
　　熱(re)式質量流量計(jì)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(wù)質或測量管外(wai)加熱體)之間熱(rè)量交換關系來(lái)測量流量的儀(yí)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(lèi)，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(dìng)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(qīn)入型。插入型🆚的(de)工作原理及流(liú)量計算如下👨‍❤️‍👨:
　　如(rú)圖所示，插入式(shì)熱式氣體質量(liang)流量計由兩個(ge)電阻溫度計🚶組(zu)成傳感器，一個(gè)測溫探頭，感受(shou)流體溫度T2另一(yi)個電阻溫度計(ji)由電路加熱到(dào)溫度T1用來測量(liang)流體帶走的熱(rè)量變🙇‍♀️化，亦稱測(ce)速探頭。T1高于T2。并(bing)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(wen)度T1高于測溫探(tàn)頭感受的溫度(dù)即流體溫度T2,流(liu)體便帶走了測(cè)速探頭上的一(yi)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(cè)🍓速探頭.上多少(shǎo)熱量，電路便增(zēng)加相應數量的(de)電功率，兩者之(zhi)間存在着一個(gè)函數關系"。設對(duì)測速探頭的❄️加(jia)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(liang)與對測速探頭(tou)的加熱功率相(xiang)對應的原理🆚，得(dé)到下列關系式(shì):
 
式(1)中，PocQ
　　因此，可以(yǐ)通過測量加熱(rè)功率P,來測量帶(dai)走這部分熱量(liang)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(shì)流體的質量流(liu)速pv,此時，隻要乘(chéng)上管道的橫截(jie)面積，就可以得(de)到流體的質量(liang)流量了。由于氣(qi)體流過探頭時(shí)帶走熱量和氣(qi)體的質量流量(liàng)成比例關系,也(ye)和探頭間溫差(chà)有關，流量越大(da)，兩探頭之間溫(wēn)差越小，氣體質(zhì)量流量與溫差(chà)之間的聯系通(tōng)過質量流速ρv建(jiàn)立"。
 
式中:Qm-質量流(liú)量，kg/s;
Kv-測量頭儀表(biao)系數;
a-速度分布(bu)系數;
B一阻塞系(xì)數;
x-幹擾系數;
A-儀(yí)表表體(測量管(guan)道)的内橫截面(mian)積，m²
ρv一質量流速(su)，kg/(m²·S)。
　　基于_上述原理(lǐ)，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(zhi)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(liàng)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(ge)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(fēng)在316L不鏽鋼管或(huò)抗酸、堿腐蝕的(de)K2760哈氏合金或鉑(bo)✌️套管中制🤞成，因(yin)此極爲堅固,并(bing)不會㊙️污染被🔴測(cè)流體⁉️或受被測(cè)流體污染，且其(qí)抗腐蝕性能相(xiàng)當好。
3熱式質量(liang)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(yǒu)性能可靠、無可(kě)動部🤩件、安裝方(fang)便，壓損小、量程(cheng)比寬(可達1000:1)、靈敏(min)度高等特點2,特(te)别适用于大管(guan)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(he)過程工業的應(ying)用發展迅速，例(li)如:污水處理過(guò)程中發生的氣(qì)體，燃料電池工(gōng)廠各👈種氣體的(de)流量測量及煤(mei)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(liu)量或标準狀态(tai)下的體積流量(liàng)，不需要進行溫(wēn)度壓力補償;.
(2)一(yī)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(zang)污或腐蝕，不存(cún)在堵塞問題,且(qiě)表面髒污極易(yi)清✉️除。帶不斷流(liu)裝拆裝置，可實(shí)現不停氣裝拆(chāi)，清洗維修，簡便(bian)易行㊙️;
(3)量程比特(tè)大，可達1000:1，可測流(liu)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(chu)總管中的流速(su)範圍。因而隻需(xu)在總♉管上裝一(yi)台插入式熱式(shi)氣體質量流量(liang)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(wěn)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(qí)适合于大管🆚徑(jing)、低流速的流量(liang)測量。且在大管(guan)徑中使用，其性(xing)能價格比更顯(xian)優勢;防爆、防護(hu)、抗腐蝕設計,又(you)使它能适🌈應惡(è)劣工況，危險場(chang)合。
　　熱式氣體質(zhì)量流量計作爲(wei)一種插入式流(liú)量計，由.上述插(cha)入式流量計的(de)測量公式可見(jian)該流量計同樣(yàng)方🚶便适用于方(fang)形管道的氣體(tǐ)流量測量。環保(bao)管道一般用圓(yuan)形，而空調的管(guǎn)道很多地方爲(wèi)方形。孔🏃‍♂️闆等很(hěn)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(ti)質量流🚶量計，不(bu)論圓形或是方(fāng)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(dao)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(jian)少測量誤差的(de)重要條件❓,測點(diǎn)位置選擇不當(dāng)，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(xiang)關資料小結，其(qí)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(zhí)觀段的長度，一(yi)般要求前≥20D(D爲被(bei)測管道内徑)，後(hòu)≥10D。管道内的流場(chǎng)分布，隻與管道(dào)系統有關👣，因此(ci)，測點前後均應(ying)避開“擾動源”
(2)測(ce)點附近無“二次(ci)流”，以避免擾亂(luàn)流場,測點附近(jìn)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(ying)确保測點後直(zhí)管段長度210D。
(3)測點(diǎn)附近應避免被(bèi)測氣體組分(尤(yóu)其是含水、含油(yóu)、含塵🔞量😄)的起伏(fú)變化，盡可能選(xuǎn)擇具有“穩定流(liú)”的測量點。
(4)測點(diǎn)附近被測氣體(ti)的流速應控制(zhì)在<60m/s.的範圍内。10m/s~30m/s爲(wèi)經濟🌈流🐕速，推✨薦(jian)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(zhí)管段與測量精(jīng)度
　　環保廢氣管(guǎn)道管徑大，很多(duō)都無法保證直(zhí)管段的要🌈求，那(na)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(ben)注明熱式質量(liang)流量計可達到(dao)土1%的精度，直管(guǎn)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(jiang)低。我們建議其(qí)工程處理可以(yi)采用在允許誤(wù)差範圍内适當(dāng)減少直管段的(de)方案，參考标準(zhun)孔闆直管段減(jian)少與誤差增加(jiā)的原則來估算(suàn)。
　　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(kǒng)闆、噴嘴、文丘裏(lǐ)等有數據。根據(jù)中華人民共和(he)國化工行業标(biāo)準自控安裝圖(tu)冊HG/T21581-2010的資🔆料整理(li)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(duō)地方沒有測量(liang)💞，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(jia)⚽比高的熱式質(zhì)量流量計還是(shi)可取的。
 
　　當然我(wǒ)們希望有關方(fang)面能做一個測(ce)試數據，以使用(yòng)戶更放心，亦可(kě)在很多行業推(tuī)廣應用。
6用戶訂(ding)貨時要注意的(de)問題
　　如果熱式(shì)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(yao)向制造廠了解(jiě)清楚下列問題(ti):
(1)傳感器中探頭(tóu)的插入深度與(yu)氣體管道的管(guan)徑有關，制造廠(chǎng)有♍什麽建議長(zhǎng)度(注:一般大管(guan)道要插入到1/4管(guan)徑處，即平均流(liu)速點;小管道要(yào)插入到管中心(xīn)☁️)。
(2)傳感器的探頭(tóu)插入深度是否(fǒu)可調整，用戶現(xian)場如🌈何💯調整🛀🏻。
(3)由(you)于插入式氣體(tǐ)質量流量計探(tàn)頭的保護套用(yong)材較⛹🏻‍♀️少，對強腐(fu)蝕介質可選用(yong)高級耐腐蝕金(jin)屬材料⚽，比起其(qi)它流量計價⭕格(gé)升🔴高較少，以更(geng)好地發揮插入(ru)式氣🛀🏻體質量流(liu)量的應用優勢(shì)。

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