关于热式气体质量流量计的认知及选型要点（1）

关于热式气体质量流量计的认知及选型要点

近几年在国际上对于气体介质的流量测量，热式气体质量流量计由于具有宽量程比、无需温压补偿、长期应用稳定、维护量少、无压损、安装简便、重复性好的优异特性正发挥着越来越重要的作用。热式气体质量流量计是上个世纪末才出现的新型流量计，进入到国内也不过短短的十几年，大多数热工人员对其认识还很模糊。更有的人由于不甚了解而不正确的应用导致抵制或排斥该流量计的应用，也有的人初次应用效果非常好，就认为所有的场合都可以应用热式气体质量流量计。以上都是不科学的一种行为认识。本篇将从技术的角度为大家解答疑惑，帮助各行业的热工人员正确选择热式气体质量流量计。开封青天伟业流量仪表有限公司将从三个方面来一一阐述：

一、正确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。

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。

二、正确认识热式气体质量流量计性能

一个好品质的热式流量计产品必须具备两个主要的特点：好的探头制造工艺和完整的实流标定装置。我们分别来分析这两大特点：

a探头制造工艺:前面我们谈了热式流量计的原理，我们从原理上可以看出探头是整个热式气体质量流量计的核心，它的性能优劣可以决定流量计的测量精度、重复性、使用寿命、低流速特性。探头是由铂金电阻丝、护套不锈钢组成。铂金电热丝导电，护套不锈钢也导电，这就要求他们之间的填隙物必须要导热性能非常好，但是又不能导电。这个就引出了所有热式流量计的核心——加热探针的填隙材料及封装工艺：

填隙层越厚，虽然绝缘性好了，但是导热的性能就差，且温度的灵敏性也差，同时响应滞后。填隙物如果是有机物，容易老化导致填料出现裂缝，流量计就表现为零点漂移。填隙物内如果有微小的空气，由于此探针一直处于加热状态，微小的空气膨胀，引起零点波动。我们通过下图来了解青天仪表热式工艺制造技术是如何解决这个问题的：