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2021-02-19
热式气体质量流量计
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认识热式气体质量流量计原理
    热式气体质量流量计的起源是来自于热线式风速计。铂电热丝的温度与流体流速的变化有一个比例关系:流速越快,带走的热量越多。下面简单说明为什么通过检测热量的变化就能得到气体的质量流量。
     公式:H=m×Cp×ΔT
    测的热量H,同时固定温度差ΔT,对于固定比热容Cp的气体,就可以直接求得气体的质量流量m。
    下面我们在从微观上说明为什么是气体直接质量流量测量。
如图所示,气体分子与加热壁接触完成热传导而带走探针上的热量。由于不同气体分子带走热量的能力不一样,所以在已知气体分子导热能力的情况下(Cp值已知),可以通过测量耗散的电功率直接获得流过的气体分子数(气体分子数也就是质量数),从而获得气体的质量流量。
我们将公式:H=m×Cp×ΔT变换一下,可以得到:m=H/Cp×ΔT
      其中:m是气体质量流量
            H是补偿的电功率大小
            Cp是定压比热容,与气体种类有关
            ΔT是两探头间的温度差
 


从上面公式可以引申出两种热式原理:把分母的温度差恒定,通过实时测量气体带走热量H的大小来得到气体的质量流量,这就是目前市场上主流的恒温差热式。如果把分子的热量H恒定,实时测量温度差的大小来得到气体质量流量,就是恒功率热式。
恒温差原理具有非常好的的低流量特性,即使质量流速低到0.1Nm/s都有很好的线性。此外还具有快速响应的能力。恒功率原理可以检测较高的流速变化,在大流速应用场合有非常好的表现力,但低流速特性不如恒温差,其次响应时间相对于恒温差较差。