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热式质量流量计原理及概述
精品整理热式质量流量计原理及概述编辑：潘东升江苏瑞特仪表有限公司2010-5-31）是利用传热原理，即流动中的流体与热源（流体中加热的物体或测量管外TME 热式质量流量计（以下简称加热体）之间热量交换关系来测量流量的仪表，过去我国习称量热式流量计。
当前主要用于测量气体。
年代中期销售量估万台。
国内90销售金额约占流量仪表的8%，约4.590 20世纪年代初期，世界范围TMF 台左右。
过去流程工业用仪表主要是热分布式，近几年才开发热散（或冷却）效应式。
计每年1000 1. 原理和结构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1）热式流量仪表用得最多有两类，即。
TMF（效应的金氏定律King s Iaw）thenmaI prohIe fIowmeter）曾称量热式TMF;2)利用热消散（冷却）（流量计）。
有些在使用intrusion type又由于结构上检测元件伸入测量管内，也称浸入型（immersion type ）或侵入型（）。
时从管外插入工艺管内的仪表称作插入式（insertion typeTMF 热分布式1.1）（1cp -------被测气体的定压比热容；式中A -------测量管绕组（即加热系统）与周围环境热交换系统之间的热传导系数；K -------仪表常数。
页脚内容．精品整理TMF 1.2基于金氏定律的浸入型金氏定律的热丝热散失率表述各参量间关系，如式所示。
2）2（单位长度热散失率，H/L -------J/m?h; 式中--------ΔT热丝高于自由流束的平均升高温度，K；--------λ流体的热导率，J/h?m?K; cV---------定容比热容，J/kg?k;3kg/m密度，---------ρ;m/h; U---------流体的流速，m.页脚内容．精品整理；另一细管经功T如图5所示，两温度传感器（热电阻）分别置于气流中两金属细管内，一热电阻测得气流温度增加，气流带走更多热量，ρU高于气流温度，气体静止时Tv最高，随着质量流速率恒定的电热加热，其温度Tv 。
mems热式质量流量计工作原理
MEMS热式质量流量计是一种常用于测量气体流量的仪器，其工作原理基于MEMS（Micro-Electro-Mechanical Systems，微电子机械系统）技术和热物理学原理。
这种流量计具有精度高、响应速度快、体积小等特点，广泛应用于工业和科研领域。
下面将从结构特点、工作原理和应用领域等方面介绍MEMS热式质量流量计的工作原理。
一、结构特点1.微型化结构MEMS热式质量流量计主要由微加工技术制作而成，整体结构非常微小。
其尺寸通常在毫米级别，因此具有体积小、重量轻的特点。
2.热敏传感器流量计的核心部件是热敏传感器，它通常采用热敏电阻、热电偶或热敏薄膜等器件。
当气体流经热敏传感器时，热敏传感器的温度会随流体流速的变化而发生相应变化。
3.微型加热器为了维持热敏传感器的恒定温度，MEMS热式质量流量计通常还配备有微型加热器。
微型加热器可以根据流体流速的变化调节热敏传感器的温度，从而实现流量的测量。
二、工作原理1.传感器供电当MEMS热式质量流量计接通电源后，热敏传感器和微型加热器会被供电，开始工作。
2.热传导机制当气体流经热敏传感器时，气体与热敏传感器的热量交换会引起热传导效应。
气体的流速越大，热量的带走越快，热敏传感器的温度就会相应下降。
3.温度补偿为了准确测量气体流速，需要对热敏传感器的温度进行补偿。
而微型加热器就起到了这一作用。
通过微型加热器对热敏传感器的加热，可以保持热敏传感器的温度始终处于一个稳定的状态，从而实现对气体流速的精确测量。
三、应用领域MEMS热式质量流量计由于其体积小、功耗低、响应速度快等特点，被广泛应用于各种气体流量测量领域。
1.工业自动化在工业自动化控制系统中，常常需要对气体流量进行准确测量。
MEMS热式质量流量计可以满足工业自动化设备对于流量测量的需求，广泛应用于气体流量的监测和控制。
2.能源领域在能源行业，对气体流量的准确测量是非常重要的。
MEMS热式质量流量计可以用于天然气、煤气等能源的流量测量和监测，为能源行业的生产和管理提供重要支持。
热式气体质量流量计原理和标定过程
热式气体质量流量计原理和标定过程热式气体质量流量计是一种常用的流体测量仪器，广泛应用于工业和实验室等领域。
它通过测量气体在流动过程中的热传导和冷却效应来确定气体的流速和质量流量。
本文将详细介绍热式气体质量流量计的原理和标定过程。
一、热式气体质量流量计的原理热式气体质量流量计的原理基于绝热条件下气体的热传导效应。
当气体流经热敏元件时，由于传热系数不同，导致热敏元件的温度产生变化。
根据流动气体的传热方程，可以得到流过热敏元件的气体流量和质量流量。
热式气体质量流量计的核心部件是热敏元件，通常采用铂丝或薄膜材料制成。
当气体流经热敏元件时，热敏元件受热后温度升高，然后通过传感器测量温度的变化，再根据气体的传热原理计算出流量和质量流量。
二、热式气体质量流量计的标定过程1.准备工作：首先需要准备标定装置，包括标定管道、标定阀门、标定仪表等设备。
接着对流量计进行吹扫清洗，确保测量精度。
2.标定装置安装：将标定装置连接到被测气体管道，确保连接紧密，避免漏气。
3.参数设置：将标定仪表的参数设置为被测气体的类型和流量范围，同时确定标定温度和压力。
4.标定过程：打开标定阀门，调节流量，使其逐渐增大，同时读取标定仪表的数据，记录下流量计的输出信号和被测气体的实际流量。
5.数据处理：根据标定数据，进行曲线拟合和数据处理，得到流量计的输出标定曲线和误差范围。
6.标定结果验证：通过再次调节流量并比对实际测量值和标定曲线的输出值，确认标定结果的准确性。
热式气体质量流量计的标定是保证其准确测量的重要环节。
只有经过严格的标定过程，才能确保流量计的测量结果准确可靠。
三、热式气体质量流量计的应用热式气体质量流量计主要应用于工业生产中的气体流量测量和控制，广泛用于化工、冶金、石油、天然气等领域。
它具有测量精度高、稳定性好、响应速度快等优点，是流体测量领域中的重要仪器之一。
在实验室领域，热式气体质量流量计也被广泛应用于科研领域的气体流量测量和控制。
热式质量流量计原理及概述
率的变化。当使用于某一特定范围的流体时，则 A、cp 均视为常量，
则质量流量仅与绕组平均温度差成正比，如图 2 Oa 段所示。 Oa 段
为仪表正常测量范围，仪表出口处流体不带走热量，或者说带走热量
极微；超过 a 点流量增大到有部分热量被带走而呈现非线性，流量超
过 b 点则大量热量被带走。
测量管加热方式大部分产品采用两绕组或三绕组线绕电阻；除管外电
热式质量流量计原理及概述
2010-5-31 江苏瑞特仪表有限公司 编辑：潘东升 热式质量流量计（以下简称 TME）是利用传热原理，即流动中的流体与热源（流体中加热的物体或测量管外加
热体）之间热量交换关系来测量流量的仪表，过去我国习称量热式流量计。当前主要用于测量气体。 20 世纪 90 年代初期，世界范围 TMF 销售金额约占流量仪表的 8%，约 4.5 万台。国内 90 年代中期销售量估
冷却效应的插入式 TMF 国外近 10 年在环境保护和流程工业中应用发展迅速，例如；水 泥工业竖式磨粉机排放热气流量控制，煤粉燃烧过程粉/气配比控制，污水处理发生的 气体流量测量，燃料电池工厂各种气体流量测量等等。大管道用还有径向分段排列多组 检测元件组成的插入检测杆，应用于锅炉进风量控制以及烟囱烟道排气监测 SO2 和 NOX 排放总量。
热电阻丝 中间绕组加热
金氏定律的热丝热散失率表述各参量间关系，如式 2 所示。
式中 H/L -------单位长度热散失率，J/m•h; ΔT--------热丝高于自由流束的平均升高温度，K； λ --------流体的热导率，J/h•m•K; cV---------定容比热容，J/kg•k; ρ---------密度，kg/m3; U---------流体的流速，m/h; d--------热丝直径，m.
热式质量流量计原理
热式质量流量计原理热式质量流量计是一种广泛应用于工业生产中的流量测量仪器，它通过测量流体的传热特性来实现对流量的准确测量。
其原理基于流体通过传感器时，流体带走了热量，因此通过测量传感器的温度变化可以推导出流体的质量流量。
下面将详细介绍热式质量流量计的原理。
首先，热式质量流量计的传感器是其核心部件，传感器通常由两个温度传感器组成，一个是加热元件，另一个是测量元件。
加热元件通过电流加热，使流体周围的温度升高，而测量元件则测量流体通过时的温度变化。
当流体流过传感器时，流体带走了加热元件产生的热量，导致测量元件的温度发生变化。
根据流体带走的热量与流体的质量流量成正比的关系，可以通过测量元件的温度变化来计算出流体的质量流量。
其次，热式质量流量计的测量原理是基于流体的传热特性。
当流体流过传感器时，流体带走了加热元件产生的热量，导致测量元件的温度发生变化。
根据流体带走的热量与流体的质量流量成正比的关系，可以通过测量元件的温度变化来计算出流体的质量流量。
因此，热式质量流量计不需要依赖流体的密度和压力等参数，只需测量流体的温度变化即可实现对流量的准确测量。
最后，热式质量流量计具有快速响应、高精度和良好的稳定性等特点，适用于各种工业场合的流量测量。
同时，热式质量流量计还具有一定的温度测量功能，可以实现对流体温度的同时测量，提高了测量的综合性能。
在工业自动化控制系统中，热式质量流量计被广泛应用于流体流量的监测和控制，为工业生产提供了重要的技术支持。
总之，热式质量流量计通过测量流体的传热特性来实现对流量的准确测量，其原理基于流体带走了加热元件产生的热量，通过测量元件的温度变化来计算出流体的质量流量。
热式质量流量计具有快速响应、高精度和良好的稳定性等特点，是一种在工业生产中广泛应用的流量测量仪器。
热式质量流量计的工作原理
热式质量流量计的工作原理热式质量流量计是一种常用的流量计，它基于热传导原理来测量流体的质量流量。
在本文中，我们将介绍热式质量流量计的工作原理。
热传导原理热传导是指温度不同的物体之间发生热量传递的过程。
假设有两个物体A和B，它们的温度分别为T1和T2（T1 > T2），它们之间存在热传导时，会发生以下过程：1.物体A的热量会向物体B传递；2.物体B的温度会升高；3.物体A的温度会降低。
热式质量流量计利用了热传导原理来测量流体的质量流量。
热式质量流量计的工作原理热式质量流量计通常由两个传感器组成：一个加热器和一个测量传感器。
加热器会将流体加热到一定的温度，测量传感器则测量流体温度的变化。
在流体通过热式质量流量计时，加热器加热流体，在一定的时间内，测量传感器会测量流体温度的变化。
因为流体的温度随着质量流量的变化而变化，所以通过测量流体温度的变化，可以计算出流体的质量流量。
具体来讲，热式质量流量计的工作原理如下：1.加热器加热流体2.流体通过测量传感器时，流体温度会降低，且降低的速度与质量流量成正比3.测量传感器会记录流体的温度变化，并将数据传输给计算机4.计算机会根据测量数据计算出流体的质量流量热式质量流量计的优缺点热式质量流量计具有以下优点：1.测量精度高，能够准确测量流体的质量流量；2.响应速度快，可以在短时间内测量流体的质量流量；3.对于压降小的高粘度流体，也能够准确测量。
热式质量流量计也有以下缺点：1.适用范围有限，只适用于液体和气体的质量流量测量；2.对于某些介质，如塑料等，在加热器的作用下容易发生变形；3.需要定期校准，否则测量精度会降低。
总结本文介绍了热式质量流量计的工作原理，并说明了其优缺点。
热式质量流量计作为一种常用的流量计，在工业生产和实验室中有广泛的应用。
了解其工作原理和优缺点有助于我们更加深入地理解其应用和进行相应的维护和保养。
热式气体质量流量计工作原理
热式气体质量流量计工作原理
热式气体质量流量计是一种通过测量热量传递来确定气体质量流量的仪器。
它基于热传导原理，根据流过管道的气体对热量的吸收能力来测量气体流量。
热式气体质量流量计由两个温度传感器和一个加热器组成。
其中一个温度传感器安装在加热器的上游位置，另一个温度传感器则安装在加热器的下游位置。
加热器通过电流加热，使管道中的气体温度升高。
在无气体流动时，上游和下游的温度传感器读数是相等的。
当气体开始流动时，流过加热器的气体会带走一部分加热器所产生的热量，导致下游的温度低于上游。
根据热传导原理，当气体流量增加时，从上游到下游的热量传递增加，下游的温度降低的速率也相应增加。
通过测量上游和下游的温度差异，可以确定气体流量的大小。
为了准确测量气体流量，热式气体质量流量计需要根据流量范围和气体性质进行校准。
此外，气体的压力和温度对测量的精度也会产生影响，因此需要进行相应的修正。
总之，热式气体质量流量计通过测量气体对热量的吸收来确定气体流量，其工作原理基于热传导原理。
通过测量上游和下游的温度差异，可以准确地测量气体质量流量。
热式质量流量计分析
5.2安装方式选择
1、建议：管径≤Ø100时，选择管道式安装； 管径＞Ø100时，选择插入式安装。
2、如果现场管道已安装好，有没有安装法兰，只能选择插入安装方式时，可在订购时与厂 家说明。
5.3结构类型选择
1、一体型结构，即传感器、变送器、显示部 分为一体，供电为220VAC或24VDC。显示部 分相当于一台流量积算仪，显示瞬时流量和累 积流量，设置报警点和输出4~20mA线性信号。
系列热式气体质量流量计采用“功率消耗测量法” 。
三、技术性能
四、外形尺寸
热式气体质量流量计标准外形尺寸如图二所示，部分尺寸可根据现场要求订制。
五、选型指南
5.1量程与通径的选择
1、查表法： 表一：空气质量流量范围选择表； 表二：四种常用气体的标定流量范围选择表； 表三：常用气体流量上限值。 为了检定和使用方便，仪表出厂时对量程要进行标定和检查。量程上限值，将在标牌和检
热式质量流量计分析
二、工作原理
热式气体质量流量计基于热扩散原理，即利用流体流过发热物体时，发热物体的热量散 失多少与流体的流量成一定的比例关系。具体来说，流量计的传感器有两只标准及的RTD， 一直用来做热源，一直用来测量流体温度，流体流过时，热源的热量损失与流量的大小成非 线性关系，热式气体质量流量计就可以把这种关系转换成测量流量信号的线性输出。
定证书中体现 2、量程上下限的确定：
（1）下限的确定：因为热式气体质量流量计对低流速敏感，最低可测量0.05m/s流速，所 以在选型中不需考虑下限；
（2）上限的确定：主要由工艺流程设计值确定，一般仪表上限高于设计上限20%左右，以 提高容错率；
（3）混合气体量程：对于混合气体，用户应给出标方密度和摩尔比值（各种成分占总量的 百分比），然后由厂家确定量程。一般采用空气或氮气标定，然后通过仪表转换系数修正； 3、声明：
热式质量流量计
热式质量流量计【热式质量流量计性能特点】：热式气体质量流量计是利用热传导原理测量气体质量流量的仪表。
热式质量流量计的传感器由两个基准级热电阻(铂RTD)组成。
一个是质量速度传感器T1，一个是测量气体温度变化的温度传感器T2。
当这两个RTD置于被测气体中时，其中传感器T1被加热到气体温度以上的一个恒定的温差，另一个传感器T2用于感应被测气体温度。
随着气体质量流速的增加，气流带走更多热量,传感器T1的温度下降，要维持T1、T2恒定的温度差，T1的加热功率就要增大。
根据热效应的金氏定律,加热功率P、温度差△T（T1-T2）与质量流量Q有确定的数学关系式。
P/△T=K1+K2 f(Q)K3K1、K2、K3是与气体物理性质有关的常数。
【热式质量流量计的应用】：●氧气、氮气、氢气、氯气及多组分气体测量。
●高炉煤气、焦炉煤气测量。
●烟道气测量。
●沼气、水处理中的曝气和氯气测量。
●压缩空气测量。
●天然气，液化气，火炬气，等气体流量测量●电厂高炉的一次风、二次风流量测量●矿井下通风或排风系统流量测量【热式质量流量计特点】：●测量气体质量流量，无需温度、压力补偿。
●量程比大，测量流速范围：0.1Nm/s～100Nm/s。
●无压力损失，适用已知截面积的任意形状管道。
●耐腐蚀型传感器，适合测量腐蚀性气体。
●插入式传感器可以在线安装和维护。
●全量程段的专家算法，保证了测量的准确度。
适于贸易结算或气体检漏。
●液晶显示器：8位字段式+24位提示符。
●测量显示:质量流量、标况体积流量、累计流量、北京时间、累计运行时间。
●瞬时流量最大显示值：999999.9●累计流量最大显示值：99999999×103●信号输出：4～20mA、RS-485●内置MENU（菜单）、CUS（光标移动）、UP（数值增加）、ENT（确认）四个按键，用于参数的设定。
热式气体质量流量计由一体式流量转换器、流量传感器组成。
按流量传感器的型式分为：插入式和管段式热式气体质量流量计。
热式质量流量计工作原理与常见问题分析
热式质量流量计工作原理与常见问题分析【摘要】介绍了热式质量流量计的工作原理与特点，同时分析了流量计在使用过程中经常出现的故障及处理方法，最后对日常维护做了简要说明。
【关键词】热式质量流量计；工作原理；常见故障；处理方法；日常维护引言热式质量流量计在传统化工企业中不多常用，但在聚甲醛精细化工企业中，由于使用化工原料三氟化硼，因三氟化硼是剧毒腐蚀性化学品，作为三聚甲醛反应过程的催化剂，使用量很小，而且要求测量准确、调节精密，常规流量仪表无法达到三氟化硼的测量要求，从而采用专用流量计--三氟化硼热式质量流量计实现测量调节，以达到工艺装置生产的要求。
本文适用于聚甲醛化工企业中在线使用的SLAMF50SH1CD1K2A1K411AA热式质量流量计（品牌BROOKS），其他同类型仪表可参照使用。
1 工作原理热式气体质量流量计是利用热扩散原理测量气体流量的仪表。
传感器由两个基准级热电阻（RTD）组成。
一个是速度传感器RH，一个是测量气体温度变化的温度传感器RMG。
当这两个RTD置于被测气体中时，其中传感器RH被加热，另一个传感器RMG用于感应被测气体温度。
随着气体流速的增加，气流带走更多热量，传感器RH的温度下降。
根据热效应的金氏定律，加热功率P、温度差△T（TRH-TRMG）与质量流量Q有确定的数学关系式。
P/△T=K1+K2 f（Q）K3 K1、K2、K3是与气体物理性质有关的常数。
热式气体质量流量计独特的温度差测量方式克服了采用恒温差原理的热式气体质量流量计测量煤气流量时因煤气中含水、油和杂质而造成的很大的零点漂移，导致无法测量的弊端。
2 常见故障及处理方法2.1 故障：流量计工作不稳定；处理方法：保证流量计前压力稳定，投运方法正确。
投运流量计时做到流量计前的平稳，不能直接开钢瓶减压阀代替流量计前手阀。
在更换钢瓶或切换流量计时，要关闭流量计前手阀，待压力稳定在操作压力0.7Mpa以下，慢慢打开手阀。
突然的流量涌动会造成器件损坏。
关于热式气体质量流量计量原理
关于热式气体质量流量计量原理热式气体质量流量计（Thermal Mass Flow Meter）是一种利用热量传导原理测量气体质量流量的设备。
它适用于测量各种气体的流量，包括常见气体、腐蚀性气体和高纯度气体等。
热式气体质量流量计的基本原理是通过测量气体通过测量管时的热量转移来确定气体的质量流量。
该装置由两个传感器组成，一个称为热丝传感器，另一个是温度传感器。
热丝传感器被加热，当气体通过测量管时，气体带走热量，导致热丝传感器的温度下降。
温度传感器用于测量热丝传感器的温度变化，并将其转换为电信号。
根据热量传导原理，当气体的质量流量增加时，热丝传感器上的温度下降的速率也会增加。
通过测量热丝传感器的温度变化率，可以计算气体的质量流量。
基本的计算公式如下：Qm=C*(Ts-To)其中，Qm表示气体的质量流量，C是一个常数，Ts是热丝传感器的温度下降速率，To是环境温度。
热式气体质量流量计有多种型号和结构，常见的有热丝式、热板式和热膜式三种。
不同类型的气体质量流量计基本原理相同，但具体实现方式略有不同。
热丝式气体质量流量计是最常见的类型之一、它由一个薄丝电阻加热器、两个温度敏感电阻和一个测量管组成。
薄丝电阻加热器通过加热薄丝来保持其温度不变，以消除环境温度的影响。
当气体通过测量管时，它带走薄丝上的热量，导致温度下降。
两个温度敏感电阻被用来测量热丝的温度变化。
通过测量这些温度变化，可以确定气体的质量流量。
热板式气体质量流量计是另一种常见的类型。
它由一个加热电阻、两个温度敏感电阻和一个热板组成。
热板被加热电阻加热，保持其温度不变。
当气体通过热板时，它带走热量，导致热板的温度下降。
两个温度敏感电阻用于测量温度的变化。
通过测量温度变化，可以确定气体的质量流量。
热膜式气体质量流量计是一种较新的技术，它利用微型薄膜作为传感器。
热膜通过热阻变化来识别流体的质量流量。
热膜和热丝式、热板式相比，具有更低的热容灵敏度和响应时间。
热式质量流量计工作原理
热式质量流量计工作原理
热式质量流量计是一种常用于测量气体或液体流量的在线仪器。
其工作原理基于传热原理，通过测量流体对热量传递的影响来确定流体的质量流量。
热式质量流量计通常由两个温度传感器和一个加热器组成。
其中一个温度传感器位于加热器的上游，另一个位于下游。
加热器通过加热流体，使之在流经过程中保持一定温度差。
传感器可以测量流体传递的热量和温度变化。
当流体通过加热器时，流体将带走一部分热量，从而导致上下游温度传感器的温度发生变化。
这个温度差与流体的流量成正比。
计算机控制系统会根据温度差的变化来计算质量流量。
热式质量流量计有许多优点。
首先，它可以测量非常低的流量，比如气体和液体的微小流量。
其次，热式质量流量计对流体的物理或化学特性变化不敏感，具有很高的精度。
此外，热式质量流量计响应速度快，可以实时监测流体的变化。
然而，热式质量流量计也有一些限制。
例如，它对流体的温度和压力敏感，需要在一定的工作温度和压力范围内使用。
此外，粘度较高的流体也可能影响其准确性。
总的来说，热式质量流量计是一种有效测量气体或液体流量的仪器，其工作原理基于传热原理。
它的高精度和快速响应使其在许多工业领域得到广泛应用，如化工、制药和食品加工等。
什么是热式质量流量计
什么是热式质量流量计热式质量流量计（Thermal Mass Flowmeters，简称TMF），也被称为量热式流量计，是一种用于测量流体质量流量的仪器。
它主要通过利用流体流过外热源加热的管道时产生的温度场变化，或者利用加热流体时流体温度上升某一值所需的能量与流体质量之间的关系来测量流体质量流量。
热式质量流量计主要用于测量气体的质量流量，并且具有压损低、流量范围度大、高精度、高重复性和高可靠性等特点。
工作原理热式质量流量计的工作原理基于热扩散原理，即流体与热源之间的热量交换关系。
具体来说，热式质量流量计内部包含两个主要传感器：一个是速度传感器（通常为加热器），另一个是温度传感器。
这两个传感器被置于被测气体中，速度传感器被加热，而温度传感器则用来测量气体的温度。
随着气体流量的增加，带走的热量也会增加，导致温度传感器的温度下降。
通过测量温度传感器前后的温度变化值和通过管道的气体质量流量之间的线性关系，可以计算出气体的质量流量。
分类根据热源及测温方式的不同，热式质量流量计可分为接触式和非接触式两种：接触式热式质量流量计：加热元件和测温元件都置于被测流体的管道内，与流体直接接触。
这种流量计适于测量气体的较大质量流量，但由于元件易受流体腐蚀和磨损，影响仪表的测量灵敏度和使用寿命，因此测量高流速、有腐蚀性的流体时不宜选用。
非接触式热式质量流量计：加热及测温元件都置于流体管道外，与被测流体不直接接触。
这种流量计克服了接触式的缺点，可测量低流速微小流量，且测量过程中不易受流体腐蚀和磨损的影响。
应用领域热式质量流量计在多个行业中都有广泛的应用，包括但不限于：石化工业：在石油、天然气等液体和气体的计量和控制中发挥重要作用。
化工行业：用于测量各种化工原料和产品的流量，确保生产过程的稳定性和安全性。
医药行业：在制药过程中测量流体流量，如药品原料的输送、混合和反应等过程。
食品行业：用于食品机械的测量及微流量测量，如乳制品、饮料等产品的生产过程中的流量监控。
热式质量流量计
热式质量流量计热式质量流量计：利用流动中的流体与热源（流体中加热的物体或测量管外加热体）之间热量交换关系来测量流量的仪表。
基本原理：利用外热源对被测流体加热，测量因流体流动造成的温度场变化来反映质显流量。
热式质量流量计根据热源及测温方式的不同可分为接触式和非接触式两种。
1．接触式热式质量流量计这种质量流量计的加热元件和测温元件都置于被测流体的管道内，与流体直接接触，常被称为托马斯流量计，适于测量气体的较大质量流量. 由于加热及测量元件与被测流体直接接触，因此元件易受流体腐蚀和磨损，影响仪表的测量灵敏度和使用寿命。
测量高流速、有腐蚀性的流体时不宜选用，这是接触式的缺点。
2．非接触式热式质量流量计这种流量计的加热及测温元件都置于流体管道外，与被测流体不直接接触，克服了接触式的缺点。
美国SIERRA (斯亚乐) 公司简介美国SIERRA公司创建于1971年，是美国知名企业。
公司集热式质量流量计与控制器、涡街式质量流量计及超声波流量计的研发、生产、服务于一体。
拥有多项专利制造技术，以先进的设备、严格的管理、优质的服务，打造了世界一流品牌，产品销售遍及全世界。
美国SIERRA产品获美国国家多项奖，并在流量计量领域具有多项发明与创新：世界上第一个自动化的成套基准流量标定系统世界上第一个涡街质量流量计世界上第一个多参数涡街质量流量计世界上第一个涡街式BTU质量流量计世界上第一个带可清洁传感器的热式质量流量计、控制器世界上第一个低成本的微管热式质量流量计世界上第一个可分体安装的现场数显的热式质量流量计世界上第一个以数字化的电子元件驱动传感器的热式质量流量计世界上第一个带现场数字显示的低成本热式质量流量计世界上第一个带先进电子元件的快速响应工业热式质量流量计世界上第一个带先进电子元件的高纯度工业热式质量流量计世界上第一个低价格、高性能的数字式质量流量计、控制器Dial-A-Gas和现场、远程引导模块控制界面世界上第一个带有DRY SENSOR技术传感器的工业热式质量流量计美国SIERRA产品除了在国际上已广泛应用于美国钢铁集团、陶氏化学公司、韩国浦项制铁等国际知名大型企业，并被纳入美国航空航天局的应用设备清单,在国内也广泛应用于镇海石化、扬子石化、抚顺石化、吉林化工、广州石化、茂名石化、鞍山钢铁厂、韶关钢铁厂、武汉钢铁厂、宝山钢厂、安阳钢厂、柳州钢厂、酒泉钢厂、益阳电厂、华能武汉发电厂、大连发电厂、绍兴远东热电厂、锦州热电厂、福州华电可门发电厂、上海中芯国际、武汉长飞光纤等等大型企业。
热式质量流量计原理与应用-课件
热式质量流量计基本原理
如图5所示，两温度传感器（热电阻）分别置于气流 中两金属细管内，一热电阻测得气流温度T；另一细 管经功率恒定的电热加热，其温度Tv高于气流温度， 气体静止时Tv最高，随着质量流速ρU增加，气流带 走更多热量，温度下降，测得温度差ΔT=Tv-T.这种 方法称作“温度差测量法”或“温度测量法”。消 耗功率P和温度差ΔT如式3所示比列关系，式中B, C, K均为常数，K在?~?之间。从式2便可算出质量流 速，乘上点流速于管道平均流速间系数和流通面积 的质量流量qm，再将式3变换成式4。
热式质量流量计基本概述
V1/V2=n1/n2=N1/N2 ； P1/P2=n1/n2=N1/N2 ； V1/V2=P1/P2；ρ1/ρ2=M1/M2；n-物质的量；V-体积； M-摩尔质量；P-压强；N-分子量.)作基准比较换算,目前 还没有完善的法定的基准和标准,多是企业标准、理想标 准和接近标准。 气体的温度特性：当质量、体积不 变时,温度每增减1℃,其压强的增减等于在0℃时的1/273。 当 在 标 准 大 气 压 760mmH 汞 柱 的 0℃ 时 , 其 密 度 ρ 是 1.2928 Kg/m3。所以,气体流量的检测多以标准条件下 理想状态作参考基准换算气体质量流量。
热式质量流量计基本原理
热式质量流量计基本原理
市场上热分布式TMF按测量管内径分为细管型（也 有称毛细管型）和小型两大类，结构上有较大区别。 小型测量管仪表只有直管型，内径为4mm；细管型 测量管内径仅0.2~0.5mm。稍大者为0.8~1mm，极 容易堵塞，只适用于净化无尘气体。细管型仪表还 有一种带有调节单元和控制阀等组成一体的热式质 量流量控制器，结构如图4所示。
热式质量流量计基本原理
带给下游，导致温度分布变化如 实线所示，由电桥测出两组线 圈电阻值的变化，求得两组线 圈平均温度差ΔT。便可按下式 导出质量流量qm，即 （1) 式中 cp -------被测气体的定压比 热容；A -------测量管绕组（即 加热系统）与周围环境热交换 系统之间的热传导系数；K ------仪表常数。
热式气体质量流量计原理和标定过程
热式气体质量流量计原理和标定过程热式气体质量流量计是一种常用的流量测量仪器，用于测量气体在管道中的流量。
其原理是通过测量气体通过加热丝导致的温度变化来计算气体的质量流量。
在工业生产中，热式气体质量流量计被广泛应用于石油化工、制药、食品加工等领域。
本文将介绍热式气体质量流量计的原理和标定过程。
一、热式气体质量流量计的原理热式气体质量流量计的原理基于加热丝所受的对流冷却作用。
当气体流过加热丝时，气体流速越快，对流冷却作用越强，导致加热丝的温度降低。
测量加热丝受冷却作用后的温度变化，即可计算出气体的质量流量。
热式气体质量流量计的工作原理可以用以下公式表示：\[Q=MC_p\Delta T\]其中，Q为流量，M为气体质量，C_p为定压比热，ΔT为温度变化。
热式气体质量流量计的测量原理是利用加热丝受到的冷却作用来判断气体流量，其准确性受到温度的影响。
因此，要保证测量的准确性，需要对热式气体质量流量计进行定期的标定。
二、热式气体质量流量计的标定过程热式气体质量流量计的标定过程通常分为实验室标定和现场标定两种方式。
1.实验室标定实验室标定是指将热式气体质量流量计安装在标定装置上，以标准流量作为输入，通过比对测量结果与标准流量值的差异，来确定流量计的准确性。
实验室标定需要精密的标准流量仪器和标准气体，因此成本较高，但标定结果准确可靠。
2.现场标定现场标定是指将热式气体质量流量计直接安装在流体管道上，利用相关的标定设备进行标定。
现场标定相对于实验室标定来说更加方便和经济，但标定结果可能受到环境条件和流体状况的影响。
因此，在实际应用中，一般会根据需要选择实验室标定和现场标定相结合的方式进行标定。
无论采用何种方式，热式气体质量流量计的标定过程都需要以下步骤：1)准备工作在进行标定之前，需要对设备和标准气体进行检查，并将相关仪器调整到标定状态。
2)标定参数设置设定标定参数，如温度、压力、流速等，以确定标定的范围和精度。
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液体微小流量TMF应用于化学、石油化工、食品等流程工业实验性装置，如液化气流量
测量，注入过程中控制流量；高压泵流量控制的反馈量；药液配比系统定流量配比控制；
直接液化气液态计量后气化，供给工业流程或商业销售。还有在色谱分析等仪器上用作
定量液取样控制以及用于动物实验麻醉液流量测量。还未见到液体微小流量TMF国内定
几种气体在不同压力温度下的定压比热容，可看到其变化程度。
表2几种气体定压比热容cal/(g?K)
种类
温度/K
压 力/ MPa
1
10
300
空气
400
500
300
氩气Ar
400
500
二氧化碳
300
----
400
CO2
500
一氧化碳
300
CO
400
500
300
----
甲烷CH4
400
----
500
----
对清洁度要求低些，则可用于测量烟道气，但必须装有阀等插入机构，能再不停流条件
下去取出检测头。
（1） 流体的比热容和热导率
从式1和式2可知，TMF工作时流体的比热容和热导率保持恒定才能测量准确。被测介
质工况温度、 压力变化范围不大，仅在工作点附近波动，比热容变化不大，可视作常数。
若工作点压力温度远离校准时压力温度，则必须在该工作点压力温度下调整。表2列出
由于大部分TMF要带给流体一定热量，流体温度会升高，如所测液体是低沸点液体，应
按cp值计算
提供范围
空气
1
1
氨
NH3
~
二氧化碳
CO2
~
一氧化碳
CO
甲烷
CH4
~
乙烷
C2H6
~
乙烯
C2H4
~
Freon 12
CCI2F
~
氦
HE
~
氩
Ar
~
氢
H2
~
氮
N2
~
氧
O2
~
各厂提供的转换系数单双原子气体差别较小，仅百分之几；烃类气体则差别较大，达
20% ~30%。
(5)
(6)
式中
qm-----
仪表标定的质量流量，
到流量传感器进行测量。
冷却效应的插入式TMF国外近10年在环境保护和流程工业中应用发展迅速，例如；水
泥工业竖式磨粉机排放热气流量控制，煤粉燃烧过程粉/气配比控制，污水处理发生的
气体流量测量，燃料电池工厂各种气体流量测量等等。大管道用还有径向分段排列多组
检测元件组成的插入检测杆，应用于锅炉进风量控制以及烟囱烟道排气监测SO2和NOX
无液体流动时冷却到某一温度时，
两者温度相等；液体流动时致冷元
件附近测量毛细管温度上升，如虚
线所示分布，测量温度检测点的两
者温度差以求的流量。
5.选用考虑要点
应用概况
TMF目前绝大部分用于测量气体，只有少量用于测量微小液体流量。
热分布式仪表使用口径和流量均较小，较多应用于半导工业外延扩散、石油化工微型反
阻丝绕组加热方式外还有利用管材本身电阻加热方式，如表
测量管形状有直管形，还有∏字形结构，三绕组中一组在中间加热，
两组分绕两臂测量温度。
1所示。
表1
测量管加热和检测方式
方 式
感应加热热电偶
两绕组电阻丝
三绕组电阻丝
结构
检测元
热电偶
热电阻丝
热电阻丝
件
加热方
测量管焦耳热
自己加热
中间绕组加热
式
为了获得良好的线形输出，必须保持层流流动，测量管内径
但通常以标准状态体积流量表征，
L/h（标准状态） ；
qm" -------
特使用气体的质量流量。
L/h（标准状态）；
cP-------
标定气体的摩尔定压比热容，通常为空气，
J/ (moI
·k);
c"P-------
待使用气体的摩尔定压比热容，
J/ (moI
·k)。
浸入式TMF由于式（3）和式（4）中各系数由各个检测元件几何形状和所测气体而定，
所以目前通常只能在实际使用条件下个别校准。
3） 混合气体的换算的转换系数混合气体的换算亦按式6进行， 惟其转换系数Fmix按
式7合成
（7）
式中V1,V2,----Vn为各成分气体体积的占有率；F1,F2,-----Fn为各成分气体的转换
系数。
（3）流体中含有异相和低沸点液体
气体用仪表，热分布式必须是清洁气体，不能有固相，浸入式则可允有微粒，但均不得含有水气。测量液体时如混入气泡会产生测量误差。
通过线圈绝缘层、管壁、流体边界层传导热量给
管内流体。边界层内热的传递可以看作热传导方
式实现的。在流量为零时，测量管上的温度分布
如图下部虚线所示，相对于测量管中心的上下游
是对称的，由线圈和电阻组成的电桥处于平衡状
态；当流体流动时，流体将上游的部分热量带给
下游，导致温度分布变化如实线所示，由电桥测
出两组线圈电阻值的变化，求得两组线圈平均温
器，组成简单，出现故障概率小。
热分布式仪表用于H2、N2、O2、CO、NO等接近理想气体的双原子气体，不必用这些气体专门标定，直接就用
空气标定的仪表，实验证明差别仅2%左右；用于Ar、He等单原子气体则乘系数即可；用于其他气体可用比热容换算，但偏差可能稍大些。
气体的比热容会随着压力温度而变，但在所使用的温度压力附近不大的变化可视为常数。
液体用TMF对于粘性液体在使用上亦受到限制。
4、分类
按流体对检测元件热源的热量作用可分为热量传递转移效应和热量消散效应或冷却效应。
按检测变量可分为温度测量法和
功率消耗测量法。
按流量传感器结构可分为（有测量
管的）接入管道式和插入式。
按测量流体可分为气体和液体用。
气体是当前TMF主要应用的流体，
从微小流量到大管径大流量都可
恒定的电热加热，其温度Tv高于气流温度，气体静止时Tv最高，随着质量流速ρU增加，气流带走更多热量，
温度下降，测得温度差T=Tv-T.这种方法称作“温度差测量法”或“温度测量法”。
消耗功率P和温度差ΔT如式3所示比列关系，式中B, C, K均为常数，K在?~?之间。从式2便可算出质量流速，
乘上点流速于管道平均流速间系数和流通面积的质量流量qm，再将式3变换成式4。
（3）
（4）
式4中E是与所测气体物性如热导率、比热容、粘度等有关的系数，如果气体成分和物性恒定则视为常数。
与实际流动有关的常数。
若保持 ΔT恒定，控制加热功率随着流量增加而增加功率，这种方法称作“功率消耗测量法”。
2、优点
D则是
热分布式TMF可测量低流速（气体
~2m/s）微小流量；浸入式
TMF可测量低
ΔT--------热丝高于自由流束的平均升高温度，K；
λ--------流体的热导率，J/h?m?K;
cV---------定容比热容，J/kg?k;
ρ---------密度，kg/m3;
U---------流体的流速，m/h;
d--------热丝直径，m.
如图5所示，两温度传感器（热电阻）分别置于气流中两金属细管内，一热电阻测得气流温度T；另一细管经功率
型品。
流体种类和物性
TMF只能用于测量清洁单相流体------气体或液体，用气体的型号不能用于液体，反之
亦然。对于热分布式气体还必须是干燥气体，不能含有湿气。流体可能产生的沉积、结
垢以及凝结物均将影响仪表性能。对于热分布式TMF制造厂还应给出接受的不清洁程
度，例如大部分给出允许微粒粒度，用户可按此决定是在仪表前装过滤器。浸入式TMF
3、缺点
热式质量流量计响应慢。
被测量气体组分变化较大的场所，因cp值和热导率变化，测量值会有较大变化而产生误差。
对小流量而言，仪表会给被测气体带来相当热量。
对于热分布式TMF，被测气体若在管壁沉积垢层影响测量值，必须定期清洗；对细管型仪表更有易堵塞的缺点，一般情况下不能使用。
对脉动流在使用上将受到限制。
可按式6
换算；也可直接以标定（校准）气体和实际使用气体的摩尔定压比热按式
6换
算，但因还有热导率等其他因素，换算后精度要降低些。表
3给出若干气体按摩尔定压
比热容直接计算和若干制造厂提供的两种转换系数数据，其中
Freon12
两者差别较大。
表3几种气体的转换系数
转换系数F
气体名称
化学式
摩尔定压比热容J/
若干制造厂
率的变化。当使用于某一特定范围的流体时，则A、cp均视为常量，
则质量流量仅与绕组平均温度差成正比，如图2 Oa段所示。Oa段为
仪表正常测量范围，仪表出口处流体不带走热量，或者说带走热量极
微；超过a点流量增大到有部分热量被带走而呈现非线性，流量超过
b点则大量热量被带走。
测量管加热方式大部分产品采用两绕组或三绕组线绕电阻；除管外电
气、氧气压力在1MPa以下、温度在400K以下变化，定压比热容变化仅在
1%~2%之间，
大部分使用场所可不作换算；压力温度变换较大时也可利用式
6计算， 因为同一气体两
种工况条件下定压比热容的比值与摩尔定压比热容的比值是相等的。
2） 不同气体间流量换算
有些制造厂的使用说明书给出以空气为基数的转换系数
F，
度差T。便可按下式导出质量流量qm，即
（1）
式中
cp -------
被测气体的定压比热容；
A -------
测量管绕组（即加热系统）与周围环境热交换系统之间的热传导系数；