由于流體的容積受溫度、壓力等參數(shù)的影響,用容積流量表示流量大小時需給出介質(zhì)的參數(shù)。在介質(zhì)參數(shù)不斷變化的情況下,往往難以達(dá)到這一要求,而造成儀表顯示值失真。因此,質(zhì)量流量計就得到廣泛的應(yīng)用和重視。目前常用的有量熱式、角動量式、振動陀螺式、馬格努斯效應(yīng)式和科里奧利力式等質(zhì)量流量計。
在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中,流動工質(zhì)的溫度、壓力等運行參數(shù)不斷提高,在高溫高壓的情況下,由于材質(zhì)和結(jié)構(gòu)等方面的原因,直接式質(zhì)量流量計的應(yīng)用遇到困難,而間接式質(zhì)量流量計由于密度計受濕度和壓力適用范圍的限制,往往也不好實際應(yīng)用。因此,在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛采用的是溫度壓力補(bǔ)償式質(zhì)量流量計??砂阉醋饕环N間接式質(zhì)量流量計,不是配用密度計,而是利用溫度、壓力與密度間的關(guān)系,用溫度、壓力信號經(jīng)函數(shù)運算為密度信號,與容積流量相乘而得到質(zhì)量流量。
氣體質(zhì)量流量計一般指熱式氣體質(zhì)量流量計。插入式氣體質(zhì)量流量計一般采用恒溫差法對氣體質(zhì)量流量進(jìn)行準(zhǔn)確測量。具有體積小、數(shù)字化程度高、安裝方便、測量準(zhǔn)確等優(yōu)點。
可廣泛應(yīng)用于各種氣體的質(zhì)量流量和標(biāo)況流量測量,無需溫壓補(bǔ)償。產(chǎn)品測量方式采用恒功率設(shè)計具有測量下限極低,量程比寬,測量精度高,安裝簡便等特點。產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于壓縮空氣,瓦斯抽采,天然氣測量,曝氣測量,排放氣體監(jiān)控,過程氣體控制等眾多領(lǐng)域。
傳感器部分由兩個基準(zhǔn)級鉑電阻溫度傳感器組成,儀表工作時,一個傳感器不間斷地測量介質(zhì)溫度T1;另一個傳感器自加熱到高于介質(zhì)溫度T2,它用于感測流體流速,稱為速度傳感器。該溫度ΔT=T2-T1,T2>T1,當(dāng)有流體流過時,由于氣體分子碰撞傳感器并將T2的熱量帶走,使T2的溫度下降,若要使ΔT保持不變,就要提高T2的供電電流,氣體流動速度熱快,帶走的熱量也就越多,氣體流速和增加的熱量存在固定的函數(shù)關(guān)系,這就是恒溫差原理。 (1)
其中 — 流體比重(和密度相關(guān))
V — 流速
K — 平衡系數(shù)
Q — 加熱量(和比熱及結(jié)構(gòu)相關(guān))
ΔT — 溫度差
由于傳感器溫度比介質(zhì)(環(huán)境)溫度總是自動恒定高出30℃左右,所以熱式氣體流量計從原理上不需要溫度補(bǔ)償。
熱式氣體質(zhì)量流量計適用介質(zhì)溫度中溫為-40-250℃。以下,中溫為-40-350℃。以下
(1) 式中流體比重和密度相關(guān) (2)
其中 — 工況體積下的介質(zhì)密度(kg/m3)
ρn — 標(biāo)準(zhǔn)條件下介質(zhì)密度(101.325 Kpa、20℃) (kg/m3)
P — 工況壓力 (kPa)
T — 工況溫度(℃)
從(1)(2)式可以看出,流速和工況壓力,氣體密度,工況溫度函數(shù)關(guān)系已確定。
恒溫差熱式氣體質(zhì)量流量計不但不受溫度影響,而且不受壓力的影響,熱式氣體質(zhì)量流量計是真正的直接式質(zhì)量流量計,用戶不必對壓力和溫度進(jìn)行修正。