摘要：從插(chā)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(fāng)面來說明其在(zài)⭐環保和空🔱調行(hang)業中的可用性(xìng)，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(guǎn)道流量🚶測量中(zhōng)🏃🏻的應用。
1前言
　　随(suí)着環境保護意(yi)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(yú)廢液的監控，可(ke)以采用🙇‍♀️電磁流(liú)量計;但是由于(yú)環保廢氣的多(duo)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(biao)相對難選。一般(ban)的流量儀表有(you)壓損，要求氣體(tǐ)介質相對純淨(jìng)，如果采用儀表(biao)，價格偏高，所🤟以(yǐ)，在精度要求不(bu)是高的場合，1可(kě)以采用熱式氣(qì)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(wài)加熱體)之間熱(re)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(yòng)得最多有兩類(lèi)，一是利用流動(dòng)流體傳遞熱量(liàng)改變測量管壁(bi)溫度分布的熱(re)傳導分布效應(ying)的熱分布式流(liu)量計，曾稱量🍓熱(re)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(gou)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(liú)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(ge)電阻溫度計組(zǔ)成傳感器，一個(gè)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(dao)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(bìng)保持△T恒定,即△T=T1-T2。當(dāng)流體流🧑🏾‍🤝‍🧑🏼經傳感(gan)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(dù)即流體溫度🌈T2,流(liu)體便帶走了測(ce)速探頭上的一(yi)部分熱量(高溫(wēn)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(zeng)加相應數量的(de)電功率，兩者之(zhi)間存在着一個(ge)函數關系"。設對(dui)測速探頭的加(jia)熱功率爲P1，流體(tǐ)的質量流量爲(wèi)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(tóu)的加熱功率相(xiang)對應的原理📱，得(de)到下列關系式(shi):
 
式(1)中，PocQ
　　因此，可以(yǐ)通過測量加熱(re)功率P,來測量帶(dai)走這部分熱量(liang)的流體的質量(liang)流量。由于帶走(zǒu)着部分熱量的(de)是流體的分子(zǐ)，所以，測速探頭(tóu)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(de)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(qì)體的質量流量(liang)成比例關系,也(yě)和探頭間溫差(chà)有關，流量越大(da)，兩探頭之間溫(wen)差越小，氣體質(zhì)量流量與溫差(cha)之間的聯系通(tōng)過質量流速ρv建(jiàn)立"。
 
式中:Qm-質量流(liu)量，kg/s;
Kv-測量頭儀表(biao)系數;
a-速度分布(bù)系數;
B一阻塞系(xì)數;
x-幹擾系數;
A-儀(yi)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(shuo),雖無相應的大(dà)管徑标定裝置(zhi)來對流量計進(jin)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(ge)傳感器都是用(yong)性能穩定的金(jīn)屬鉑材料🍓通過(guò)特殊🔴工藝密封(feng)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(ce)流體或受被測(cè)流體污染，且其(qi)抗腐蝕性能相(xiang)當好。
3熱式質量(liang)流量計的應用(yòng)特點
　　當前TMF大部(bù)分用于測量氣(qi)體，隻有少量用(yong)于測量微小液(ye)體流量🌏。熱式質(zhi)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(yuan)截面管道、現場(chang)空間狹窄處測(ce)量等特殊工況(kuang)，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(qì)體，燃料電池工(gong)廠各🤟種氣體的(de)流量測量及煤(mei)粉燃燒過程粉(fen)/氣配比控制等(děng)。
　　與常用的 孔闆(pǎn)流量計 、 渦街流(liú)量計 和差壓式(shi)均速管、文丘裏(li)流量計相比較(jiào)，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(tai)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(wài)殼覆蓋🏃🏻，不怕髒(zang)🤩污或腐蝕，不存(cun)在堵塞問題,且(qiě)表面髒污極易(yi)清除。帶不斷流(liú)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(liú)速範圍0.1m/s~60m/s,完全覆(fù)蓋-般工業廢氣(qì)及煤😘氣廠輸出(chu)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(jì)量要求。大大㊙️地(dì)節省了投資,簡(jiǎn)化了系統結構(gou)，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(ji)無壓力損失，對(dui)管道振🈲動🐉不🏃‍♂️敏(min)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(liàng)測量。且在大管(guǎn)徑中使用，其💋性(xìng)能價格比更顯(xian)優勢;防爆、防護(hu)、抗腐蝕設計,又(yòu)使它能适應惡(è)劣工況，危險場(chang)合。
　　熱式氣體質(zhi)量流量計作爲(wèi)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(fang)形管道的氣體(ti)流量測量。環保(bǎo)管道一般用圓(yuán)形，而空調的管(guan)道💃🏻很多地㊙️方爲(wei)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(cha)入式熱式氣體(tǐ)質量流量計，不(bú)論圓形或是方(fāng)形🏃🏻‍♂️管道均可通(tong)過計算獲得，這(zhè)也解決了低壓(ya)方形通風管道(dào)的🎯流量測量問(wen)題。
4測點位置的(de)選擇
　　正确選擇(zé)測點位置是減(jiǎn)少測量誤差的(de)重要條件,測點(diǎn)位置選⛱️擇不當(dang)，會增加流量計(ji)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(chang)分布，隻與管道(dao)🌈系統有關，因此(cǐ)，測點前後均應(ying)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(jìn)應絕對🏃🏻‍♂️避免有(you)“回流”情況，如有(you)，可移位安裝或(huò)安裝“止回閥”如(rú)安裝止回閥，應(yīng)确保測點後直(zhí)管段長度210D。
(3)測點(diǎn)附近應避免被(bei)測氣體組分(尤(yóu)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(liú)”的測量點。
(4)測點(diǎn)附近被測氣體(tǐ)的流速應控制(zhì)在<60m/s.的範圍内。10m/s~30m/s爲(wei)經濟流速，推♊薦(jiàn)使用。易燃易爆(bao)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(duō)都無法保證直(zhi)管段的要求，那(nà)麽，測量精度會(hui)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(liang)流量計可達到(dào)土⚽1%的精度，直管(guan)段是前/後爲20D/10D,如(rú)果現場條件不(bu)允許，無法選到(dào)滿足要求的測(cè)點時，精度會降(jiàng)低。我們建議其(qí)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(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(liang)流量計的直管(guǎn)段對誤差的影(ying)響沒有權威的(de)數據，而标準孔(kǒng)闆、噴嘴、文丘裏(li)等有數據。根據(ju)中華人民共和(hé)國化🔞工行業标(biao)準自控安裝圖(tu)冊HG/T21581-2010的資料整理(li)成表，供大家參(cān)✉️考。環保I程目前(qián)因爲難測量，儀(yí)表價格貴，n很多(duo)地方沒有測量(liàng)，故我們認爲适(shi)當增加🈲誤差(保(bǎo)證系統誤差在(zai)±1.5%~±2%之🐪内)，選用性價(jià)比高的熱式質(zhi)🌍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(yòng)✉️戶更放心✍️，亦可(ke)在很多行業推(tuī)廣應用。
6用戶訂(dìng)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(ben)比較簡單,用戶(hù)在選用時還要(yao)向制造廠了解(jie)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(chang)有什麽建議長(zhang)度(注:一般大管(guan)道要插入到1/4管(guǎn)📞徑處💚，即平均流(liú)速點;小管道要(yào)插入到管中心(xīn))。
(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(you)于插入式氣體(ti)質量流量計探(tàn)頭的保護套用(yòng)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(ge)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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