西森熱式氣體質(zhì)量流量計原理和結(jié)構(gòu)之一

   西森熱式質(zhì)量流量計是利用傳熱原理檢鍘流量的儀表，即流動中的流體與熱源(流體中外加熱的物體或測量管外加熱體)之間熱量交換關(guān)系來測量流量的儀表，過去我國習(xí)稱量熱式流量計。當(dāng)前主要測量氣體。

▲熱式質(zhì)量流量計

    熱式質(zhì)量流量計用得最多有兩種，利用流動流體傳遞熱量改變測量管壁溫度分布的熱傳導(dǎo)分布效應(yīng)的熱分布式流量計(thermal profile flowmeter)。利用熱消散(冷卻)效應(yīng)的金氏定律(King's law)熱式流量計。又由于結(jié)構(gòu)上檢測元件伸人測量管內(nèi)，也稱浸入型或侵入型。有些在使用時從管外插人工藝管內(nèi)的儀表稱作插人式。

▲熱式質(zhì)量流量計

    熱式質(zhì)量流量計的工作原理如左圖所示，薄壁測量管3外壁繞著兩組兼作加熱器和檢測元件的繞組2，組成惠斯登電橋，出恒流電源5供給恒定熱量，通過線圈絕緣層、管壁、流體邊界層傳導(dǎo)熱量給管內(nèi)流體。邊界層內(nèi)熱的傳遞可以看做熱傳導(dǎo)方式實現(xiàn)的。在流量為零時，測量管上的溫度分布如圖下部虛線所示，相對于測量管中心的上下游是對稱的，由線圈和電阻組成的電橋處于平衡狀態(tài);當(dāng)流體流動時，流體將上游的部分熱量帶給下游，導(dǎo)致溫度分布變化如實線所示，出電橋測出兩組線圈電阻值的變化，求得兩組線圈平均溫度差△T。便可按下式導(dǎo)出質(zhì)量流量qm,

總的熱傳導(dǎo)系數(shù)A中，因測量管壁很薄且具有相對較高熱導(dǎo)率，儀表制成后其值不變，因此A的變化可簡化認(rèn)為主要是流體邊界層熱導(dǎo)率的變化。當(dāng)使用于某一特定范圍的流體時，則A,Cp均視為常量，則質(zhì)量流量僅與繞組平均溫度差成正比，如圖12.2 Oa段所示。Oa段為儀表正常測量范圍，儀表出口處流體不帶走熱量，或者說帶走熱量極微;超過a點流量增大到有部分熱量被帶走而呈現(xiàn)非線性，流量超過b點則大量熱量被帶走。

西森熱式質(zhì)量流量計測量管加熱方式大部分產(chǎn)品采用兩繞組或三繞組線繞電阻;除管外電阻絲繞阻加熱方式外還有利用管材本身電阻加熱方式。測量管形狀有直管形，還有II字形結(jié)構(gòu)，三繞組中一組在中間加熱，兩組分繞兩臂測量溫度。