摘(zhāi)要：從插(chā)入式熱(re)式質量(liàng)流量計(jì) 的測量(liàng)原理、流(liu)量計算(suàn).應用特(tè)點等方(fang)面來說(shuō)明其♈在(zài)環保和(hé)空調行(háng)業中的(de)可用性(xìng)，并着重(zhòng)介紹了(le)熱式質(zhì)量流量(liang)計如何(hé)選擇測(ce)量點和(hé)直管段(duan)，以及在(zai)☂️方形管(guǎn)道流量(liang)測量中(zhōng)的應用(yong)⚽。
1前言
　　随(suí)着環境(jing)保護意(yì)識的加(jia)強，對生(sheng)活、工業(ye)上廢水(shuǐ)、廢氣🔴排(pai)放的檢(jian)測和控(kong)制也越(yue)來越重(zhòng)視。對于(yu)廢液的(de)監控，可(ke)以采用(yòng)電磁💃流(liú)量計;但(dan)是由于(yú)環保廢(fei)氣的多(duo)粉塵、混(hun)合組分(fen)及要求(qiú)低壓☂️損(sǔn)、防爆、防(fang)腐蝕的(de)特點，監(jian)控儀表(biao)相對難(nán)選。一般(bān)的流量(liang)儀表有(you)壓損，要(yào)求氣體(tǐ)介質相(xiang)對純淨(jìng)，如果采(cai)用儀表(biǎo)😘，價格偏(piān)高，所💛以(yǐ)，在精度(dù)要求不(bú)是高的(de)場合，1可(kě)以采用(yòng)熱式氣(qì)體質量(liang)流量計(jì)。
2插入式(shì)熱式流(liú)量計測(ce)量原理(li)及流量(liàng)計算
　　熱(re)式質量(liang)流量計(ji)是利用(yòng)傳熱原(yuán)理,即流(liu)動中的(de)流體與(yǔ)熱源(流(liu)✏️體中加(jiā)熱的物(wù)質或測(cè)量管外(wài)加熱體(tǐ))之間🛀🏻熱(rè)量交換(huàn)關系來(lái)測量流(liú)量的儀(yí)表，目前(qian)主要用(yòng)于測量(liang)氣體。熱(re)式流量(liàng)儀表📧用(yong)得最多(duo)有兩類(lèi)，一是利(li)用流動(dong)流體傳(chuán)遞熱量(liàng)改👄變測(ce)量管壁(bì)溫度分(fèn)‼️布的熱(re)傳導分(fèn)布效應(ying)的熱分(fen)布式流(liu)量計，曾(céng)稱量熱(re)式TMF;另外(wài)--類是㊙️利(lì)用熱消(xiāo)散(冷卻(què))效應的(de)金氏定(ding)律TMF又由(yóu)于結構(gou)上檢測(cè)元件伸(shen)入測量(liang)管内,也(ye)稱插入(ru)型或侵(qīn)入型。插(cha)入型的(de)工作原(yuán)理及流(liu)❄️量🌈計算(suàn)如下:
　　如(rú)圖所示(shì)，插入式(shi)熱式氣(qi)體質量(liàng)流量計(jì)由兩個(gè)電阻溫(wen)度計🔴組(zu)成傳感(gan)器，一個(ge)測溫探(tàn)頭，感受(shou)流體溫(wēn)度T2另🐕一(yī)個電阻(zu)溫度計(jì)由🐆電路(lù)加熱到(dao)溫度T1用(yong)來測🥰量(liang)流體帶(dai)走的熱(re)量變🎯化(huà)，亦稱測(ce)速探頭(tou)。T1高于T2。并(bìng)保持△T恒(heng)定,即△T=T1-T2。當(dang)流體流(liú)經傳感(gǎn)器時，由(you)于測速(su)探頭的(de)自身溫(wēn)度T1高于(yú)測溫探(tàn)頭💯感受(shòu)的溫度(dù)即流體(ti)溫度T2,流(liú)體便帶(dai)走☔了測(cè)速探頭(tóu)上的✍️一(yī)部分熱(re)量(高溫(wēn)向低溫(wēn)傳遞)，使(shǐ)T1下降。電(diàn)路爲保(bao)持△T恒定(dìng)，便增加(jiā)對測速(sù)🤟探📧頭的(de)加熱功(gong)率，使△T=T1-T2恒(heng)定。流體(tǐ)帶走測(cè)速🔴探頭(tou).上多😍少(shǎo)熱量，電(dian)路便增(zēng)加相🈲應(ying)數量的(de)電功率(lǜ)，兩者🔱之(zhi)間存在(zai)着一個(ge)函數關(guān)系"。設對(duì)測速探(tan)頭的加(jia)熱功率(lü)♍爲P1，流體(tǐ)的質量(liàng)流量爲(wei)Q,則根😄據(jù)流體流(liu)過測速(su)探頭時(shi)所帶走(zǒu)的熱量(liàng)與對測(cè)速探頭(tou)的加熱(rè)功率相(xiàng)對應的(de)原理，得(de)到下列(liè)關系式(shi):
 
式(1)中，PocQ
　　因(yin)此，可以(yi)通過測(cè)量加熱(rè)功率P,來(lai)測量帶(dai)走這部(bu)分熱量(liang)的流體(tǐ)的質量(liàng)流量。由(yóu)于帶走(zou)着部分(fen)熱量的(de)是流體(tǐ)的分子(zǐ)，所以，測(cè)速探頭(tóu)直接測(cè)量的是(shì)流體的(de)質量流(liu)速pv,此時(shi)，隻要乘(cheng)上管道(dào)的橫截(jié)面積，就(jiù)可以得(de)到流體(tǐ)的質量(liang)流量了(le)。由于氣(qì)體流過(guò)探頭時(shí)帶走熱(re)量和氣(qì)體的質(zhi)量流量(liang)成比例(lì)關系,也(yě)和探頭(tou)間溫差(chà)有關，流(liú)量越大(dà)，兩探頭(tou)之間溫(wen)差越小(xiao)，氣體質(zhi)量流量(liàng)與溫差(chà)之間的(de)聯系通(tong)過質量(liang)流速ρv建(jian)立"。
 
式中(zhōng):Qm-質量流(liú)量，kg/s;
Kv-測量(liang)頭儀表(biǎo)系數;
a-速(su)度分布(bu)系數;
B一(yi)阻塞系(xi)數;
x-幹擾(rǎo)系數;
A-儀(yi)表表體(ti)(測量管(guǎn)道)的内(nèi)橫截面(miàn)積，m²
ρv一質(zhi)量流速(su)，kg/(m²·S)。
　　基于_上(shàng)述原理(lǐ)，對于大(da)管徑的(de)流量測(ce)量來說(shuo),雖無相(xiàng)♌應的🐕大(dà)管徑标(biāo)定裝置(zhì)來對流(liu)量計進(jìn)行标定(ding)，但隻要(yào)在标準(zhǔn)口徑的(de)标定裝(zhuāng)置.上測(ce)定相應(ying)的質量(liang)🔅流速，也(yě)就可方(fang)便地測(cè)量出大(da)管徑中(zhōng)流體的(de)質量流(liú)量了。
 
　　由(you)于兩個(ge)傳感器(qi)都是用(yòng)性能穩(wěn)定的金(jin)屬鉑材(cái)料通過(guò)特殊工(gōng)藝密封(fēng)在316L不鏽(xiu)鋼管或(huo)抗酸、堿(jian)腐蝕的(de)K2760哈氏合(he)金或鉑(bo)套管中(zhōng)制成，因(yīn)此極爲(wei)堅固,并(bing)不會☔污(wū)染被測(ce)流體或(huo)受被測(cè)流體污(wu)染，且📱其(qí)抗腐蝕(shi)性🥵能相(xiàng)當好⭐。
3熱(rè)式質量(liàng)流量計(ji)的應用(yòng)特點
　　當(dang)前TMF大部(bù)分用于(yu)測量氣(qì)體，隻有(you)少量用(yong)于測量(liang)微小液(yè)體流💯量(liàng)。熱式質(zhi)量流量(liàng)計具有(you)性能可(ke)靠、無可(ke)動部件(jian)、安裝方(fang)⭕便，壓損(sǔn)小🈲、量程(chéng)比寬(可(kě)達1000:1)、靈敏(min)度高等(děng)特點⛱️2,特(te)别适用(yong)于大管(guǎn)徑、低流(liú)速，非圓(yuán)截面管(guǎn)道、現場(chǎng)空間狹(xiá)窄處測(ce)量等特(tè)殊工況(kuang)，在環境(jìng)保護和(he)過程工(gong)業的應(yīng)用發展(zhan)迅速，例(lì)如:污水(shui)處理過(guo)程中👨‍❤️‍👨發(fā)生的氣(qì)體，燃料(liao)電池工(gong)廠各種(zhong)氣體的(de)流量測(cè)量及煤(méi)粉燃燒(shao)過程粉(fen)/氣配比(bi)控制等(děng)。
　　與常用(yong)的 孔闆(pan)流量計(jì) 、 渦街流(liú)量計 和(he)差壓式(shì)均速管(guǎn)、文丘裏(li)流量計(ji)相比較(jiao)，熱式氣(qì)體質📱量(liàng)流量計(ji)有如下(xia)特點:
(1)直(zhí)接測量(liang)流體的(de)質量流(liu)量或标(biāo)準狀态(tai)下的體(ti)積流量(liang)，不需要(yào)進行溫(wēn)度壓力(lì)補償;.
(2)一(yī)次元件(jian)結構簡(jiǎn)單，采用(yong)不鏽鋼(gāng)或特種(zhǒng)合金外(wài)殼覆蓋(gai)，不🙇🏻怕髒(zang)污或腐(fu)蝕，不存(cun)在堵塞(sai)問題,且(qie)表面髒(zāng)污極易(yi)清除。帶(dai)不斷流(liu)裝拆裝(zhuāng)置，可實(shí)現不停(ting)氣裝拆(chai)，清洗維(wéi)修，簡便(biàn)易行;
(3)量(liàng)程比特(tè)大，可達(da)1000:1，可測流(liu)速範圍(wei)0.1m/s~60m/s,完全覆(fu)蓋-般工(gōng)業廢氣(qi)及煤氣(qì)👉廠輸出(chu)總管中(zhōng)的流速(su)範圍。因(yīn)而隻需(xū)在總管(guan)上裝一(yī)台插入(ru)式熱式(shì)氣體質(zhi)量流量(liàng)計，就可(kě)滿足計(ji)量要求(qiú)。大大地(dì)節省了(le)投資,簡(jiǎn)化了系(xi)統結構(gou)，方便了(le)管理,提(ti)高了系(xi)統工作(zuo)的可靠(kao)性;
(4)儀表(biao)精度高(gāo)(+10%FS)，性能穩(wěn)定(重複(fu)性士0.25%FS)，幾(jǐ)無壓力(li)損失，對(dui)管道振(zhèn)動👄不敏(mǐn)感。
此外(wài)，熱式氣(qì)體質量(liang)流量計(jì)靈敏度(du)高，尤其(qí)适合于(yu)大管徑(jìng)、低😄流速(su)的流量(liàng)測量。且(qie)在大管(guan)徑中使(shi)用，其性(xing)能價格(gé)✔️比更顯(xiǎn)優🏃🏻勢;防(fang)爆、防護(hu)、抗腐蝕(shí)設計,又(yòu)使它能(neng)适應惡(è)劣工況(kuang)，危險場(chang)合。
　　熱式(shi)氣體質(zhì)量流量(liàng)計作爲(wei)一種插(cha)入式流(liu)量計，由(yóu).上述插(chā)入式流(liu)量計的(de)測量公(gōng)式可見(jian)該流量(liàng)計同樣(yàng)方便适(shì)用于方(fang)形管道(dào)♉的氣體(tǐ)流量測(cè)量。環保(bao)管道一(yi)般🍉用圓(yuán)形，而空(kōng)調的管(guǎn)道很多(duō)地方爲(wei)方形。孔(kong)闆等很(hěn)多儀表(biao)沒有測(ce)量方形(xíng)管道的(de)數據，若(ruo)使用插(cha)入式熱(re)式氣體(tǐ)質量流(liu)✉️量計，不(bú)論圓形(xing)或是方(fāng)形🏃🏻‍♂️管道(dào)均可通(tong)過計算(suàn)獲得，這(zhè)也解決(jué)了低壓(ya)方形通(tōng)🛀🏻風管道(dao)的流量(liang)測量問(wen)題。
4測點(diǎn)位置的(de)選擇
　　正(zheng)确選擇(ze)測點位(wèi)置是減(jian)少測量(liàng)誤差的(de)重要條(tiáo)件♉,測點(diǎn)位置❌選(xuan)💁擇不當(dāng)，會增加(jia)流量計(ji)的測量(liàng)誤差，對(duì)✔️于熱式(shi)氣體質(zhì)量流🏒量(liang)計，按相(xiang)關資料(liào)小結，其(qi)測點💯位(wei)置的選(xuan)擇應滿(mǎn)足如下(xia)要求:
(1) 盡(jin)可能保(bao)證測點(dian)前後直(zhi)觀段的(de)長度，一(yī)般要求(qiú)前≥20D(D爲被(bei)測管道(dào)内徑)，後(hou)≥10D。管道内(nèi)的流場(chang)分布，隻(zhī)與管道(dào)😄系統有(you)關💛，因此(cǐ)❌，測點前(qian)後均應(yīng)避開“擾(rǎo)動源”
(2)測(cè)點附近(jin)無“二次(cì)流”，以避(bi)免擾亂(luan)流場,測(ce)點附近(jin)應絕對(dui)🐆避免有(yǒu)“回流”情(qíng)況，如有(you)，可移位(wei)安裝或(huo)安裝“止(zhǐ)回閥👉”如(ru)安裝止(zhǐ)回閥，應(ying)确🚶保測(cè)點後直(zhí)管段長(zhǎng)度210D。
(3)測點(diǎn)附近應(yīng)避免被(bei)測氣體(ti)組分(尤(you)其是含(han)水、含油(yóu)、含塵量(liang))的起伏(fu)變化，盡(jìn)可能選(xuǎn)擇具有(yǒu)“穩定流(liu)”的測量(liàng)點。
(4)測點(dian)附近被(bei)測氣體(tǐ)的流速(su)應控制(zhi)在<60m/s.的範(fan)圍内。10m/s~30m/s爲(wei)經濟流(liu)速，推薦(jian)使用。易(yì)燃易爆(bao)氣體應(ying)控制在(zài)安全流(liu)速🔞範圍(wei)内。
5測點(diǎn)前後直(zhí)管段與(yǔ)測量精(jing)度
　　環保(bǎo)廢氣管(guan)道管徑(jing)大，很多(duō)都無法(fǎ)保證直(zhí)管段的(de)🌈要求，那(na)麽☎️，測✨量(liàng)精度會(hui)因爲直(zhi)管段的(de)減小而(er)降低。如(ru)儀表廠(chang)🔞的樣本(běn)注明熱(re)式質量(liang)流量計(ji)可達到(dào)土💃1%的精(jīng)度，直管(guǎn)段是前(qian)/後爲20D/10D,如(rú)果現場(chang)條件不(bu)允許，無(wú)法選到(dào)滿足要(yao)求的🤩測(ce)點時，精(jing)💃🏻度會降(jiàng)低。我們(men)建議🔴其(qí)工程處(chu)理🏃🏻可以(yǐ)采用在(zài)允許誤(wu)差範圍(wéi)内适當(dāng)減少直(zhi)管段的(de)方案，參(cān)考标準(zhǔn)孔闆直(zhí)管段減(jiǎn)少與誤(wù)差增加(jiā)的原則(ze)來🈲估算(suan)。
　　熱式氣(qì)體質量(liang)流量計(jì)的直管(guǎn)段對誤(wù)差的影(yǐng)響沒有(yǒu)權威的(de)數據，而(ér)标準孔(kong)闆、噴嘴(zui)、文丘裏(li)等有數(shu)據。根據(jù)中華人(rén)民共和(hé)國化工(gōng)行業标(biao)準自控(kòng)安裝圖(tú)👈冊HG/T21581-2010的資(zī)料整理(li)成表，供(gong)🌈大家參(can)考。環保(bǎo)I程目前(qián)因爲難(nán)測量，儀(yí)表價格(gé)貴，n很多(duō)地方沒(méi)有測量(liang)🈲，故我們(men)認爲适(shi)當增加(jiā)誤差(保(bǎo)證系統(tǒng)誤差在(zài)±1.5%~±2%之内)，選(xuan)用性價(jia)比高的(de)熱式❗質(zhi)量流量(liàng)計還是(shì)可取的(de)。
 
　　當然我(wǒ)們希望(wàng)有關方(fang)面能做(zuo)一個測(ce)試數據(jù)，以使用(yòng)戶更放(fang)心，亦可(ke)在很多(duo)行業推(tui)廣應用(yòng)。
6用戶訂(ding)貨時要(yao)注意的(de)問題
　　如(rú)果熱式(shì)氣體質(zhì)量流量(liang)計的有(you)關樣本(ben)比較簡(jian)單,用戶(hù)在💘選用(yong)時還要(yào)向制造(zào)廠了解(jie)清楚下(xià)列問題(tí):
(1)傳感器(qi)中探頭(tou)的插入(rù)深度與(yǔ)氣體管(guan)道的管(guǎn)徑有關(guan)，制造廠(chang)有什麽(me)建議長(zhǎng)度(注:一(yi)般大管(guan)道要插(cha)入💞到1/4管(guǎn)徑處，即(ji)平均流(liu)速點♋;小(xiao)管道要(yào)插入到(dao)管中心(xin))。
(2)傳感器(qì)的探頭(tóu)插入深(shen)度是否(fǒu)可調整(zhěng)，用戶現(xian)場如何(he)♊調整。
(3)由(you)于插入(ru)式氣體(tǐ)質量流(liú)量計探(tàn)頭的保(bǎo)護套用(yong)材較少(shǎo)，對㊙️強腐(fǔ)🤟蝕介質(zhi)可選用(yong)高級耐(nài)腐蝕金(jin)屬材料(liao)，比起其(qi)它流量(liàng)計價格(gé)升❗高較(jiào)少，以更(geng)好地發(fā)揮插入(rù)式氣體(ti)質量流(liu)量的應(yīng)用優🛀🏻勢(shì)。

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