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西森热式气体质量流量计原理和结构之一

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【文章导读】西森热式质量流量计是利用传热原理检铡流量的仪表,即流动中的流体与热源(流体中外加热的物体或测量管外加热体)之间热量交换关系来测量流量的仪表,过去我国

   西森热式质量流量计是利用传热原理检铡流量的仪表,即流动中的流体与热源(流体中外加热的物体或测量管外加热体)之间热量交换关系来测量流量的仪表,过去我国习称量热式流量计。当前主要测量气体。

 

 

   热式流量仪表用得最多有两种,利用流动流体传递热量改变测量管壁温度分布的热传导分布效应的热分布式流量计(thermal profile flowmeter)。利用热消散(冷却)效应的金氏定律(King's law)热式流量计。又由于结构上检测元件伸人测量管内,也称浸入型或侵入型。有些在使用时从管外插人工艺管内的仪表称作插人式。

 

热式质量流量计

 

   热分布式热式流量计的工作原理如左图所示,薄壁测量管3外壁绕着两组兼作加热器和检测元件的绕组2,组成惠斯登电桥,出恒流电源5供给恒定热量,通过线圈绝缘层、管壁、流体边界层传导热量给管内流体。边界层内热的传递可以看做热传导方式实现的。在流量为零时,测量管上的温度分布如图下部虚线所示,相对于测量管中心的上下游是对称的,由线圈和电阻组成的电桥处于平衡状态;当流体流动时,流体将上游的部分热量带给下游,导致温度分布变化如实线所示,出电桥测出两组线圈电阻值的变化,求得两组线圈平均温度差△T。便可按下式导出质量流量qm,

 

   

 

   总的热传导系数A中,因测量管壁很薄且具有相对较高热导率,仪表制成后其值不变,因此A的变化可简化认为主要是流体边界层热导率的变化。当使用于某一特定范围的流体时,则A,Cp均视为常量,则质量流量仅与绕组平均温度差成正比,如图12.2 Oa段所示。Oa段为仪表正常测量范围,仪表出口处流体不带走热量,或者说带走热量极微;超过a点流量增大到有部分热量被带走而呈现非线性,流量超过b点则大量热量被带走。

 

   

 

   测量管加热方式大部分产品采用两绕组或三绕组线绕电阻;除管外电阻丝绕阻加热方式外还有利用管材本身电阻加热方式。测量管形状有直管形,还有II字形结构,三绕组中一组在中间加热,两组分绕两臂测量温度。

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