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横河质量流量计测量原理及流量计算

热式质量流量计是利用传热原理,即流动中的流体与热源之间热量交换关系来测量流量的仪表,目前主要用于测量气体。热式质量流量计一般根据测量方式不一样分为两种:一是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;另外一种是利用冷却效应的金氏定律,又由于结构上监测元件伸入测量管内,也称为插入型或侵入型。后一种的流量计算如下:

如图1所示,插入式热式气体质量流量计由两个电阻温度计组成传感器,一个测温探头,感受流体温度T2;另一个电阻温度计由电路加热到温度T1用来测量流体带走的热量变化,亦称测速探头。T1高于T2,并保持△T恒定,即△T=T1-T2。当流体流经传感器时,由于测速探头的自身温度T1高于测温探头感受的温度即流体温度T2,流体便带走了测速探头上的一部分热量(高温向低温传递),使T1下降。电路为保持△T恒定,便增加对测速探头的加热功率,使△T=T1-T2恒定。流体带走测速探头上多少热量,电路便增加相应数量的电功率,两者之间存在着一个函数关系。设对测速探头的加热功率为P,流体的质量流量为Q,则根据流体流过测速探头时所带走的热量与对测速探头的加热功率相对应的原理,得到下列关系式:

P=[B+A*Q1/2]△T      (1)

(注:式中B、A为常数）

可以从式(1)中看出P与Q具有一定的关系因此,可以通过测量加热功率P,来测量带走这部分热量的流体的质量流量。由于带走着部分热量的是流体的分子,所以,测速探头直接测量的是流体的质量流速pw,此时,只要乘上管道的横截面积,就可以得到流体的质量流量了。由于气体流过探头时带走

热量和气体的质量流量成比例关系,也和探头间温差有关,流量越大,两探头之间温差越小,气体质量流量与温差之间的联系通过质量流速pv建立

Qm=αβrAK、(pv)      (2)

式中:Qm一质量流量,kg/s;

Kv一测量头仪表系数;

α一速度分布系数;

β一阻塞系数;

r一干扰系数;

A一仪表表体(测量管道)的内横截面积,m2;

pv一质量流速,kg/(m2・S)