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熱式質量流量計選型
點擊次數：2442 發布時間：2021-06-08 01:56:15
選用考慮要（yào）點
1 應用概（gài）況（kuàng）
tmf目前絕大部分用於測量氣體，隻有少量用於測量微小液體流量（liàng）。
熱分布式儀表使用口徑和流量均較小，較多應用於半導工業外延擴散、石油化工微型反（fǎn）應裝置、鍍（dù）膜工藝、光導纖維製造、熱處理淬火爐等各種場所的氫、氧、氨、燃氣等氣體流量控製，以及固體致冷中固體氬蒸發等累積量和閥門製造中泄漏量的測量等。在氣體色譜儀和氣體分（fèn）析儀等分析儀器上，用於監控取樣（yàng）氣體量。分流型（xíng）熱分布式儀表應用於（yú）30~50mm以上管徑時，通常在（zài）主流管道上裝孔板等節流裝置或均速管，分流部分氣體到（dào）流量傳感器進行測量。
冷卻效應的插入式tmf國（guó）外近10年在環境保護（hù）和流程工業中應用（yòng）發（fā）展迅速，例（lì）如;水泥工業豎式磨粉機排放熱氣流量（liàng）控製，煤（méi）粉燃燒過程粉/氣配（pèi）比（bǐ）控（kòng）製（zhì），汙水處理（lǐ）發（fā）生的氣體流量測量（liàng），燃料電池工廠各種（zhǒng）氣體流量測量等等。大管（guǎn）道用還有徑向（xiàng）分段排列多組檢測元件組（zǔ）成的插入檢測杆，應（yīng）用於（yú）鍋爐進風（fēng）量控製以及煙囪煙道（dào）排氣監測so2和nox排放總量。
液體微（wēi）小流量tmf應用於化學（xué）、石油化（huà）工、食品等流（liú）程工業實（shí）驗性裝置，如液化氣流量測量，注入過程中（zhōng）控製流（liú）量;高壓泵流量控製的反饋量;藥（yào）液配比係統定流量配比控製（zhì）;直接液化氣液態（tài）計量（liàng）後（hòu）氣化（huà），供給工業流程或商（shāng）業銷售。還有在色譜分析（xī）等儀器上用作定量液取樣控（kòng）製以及用於動物實驗麻醉液流量測量。還未見到液體微小流量tmf國內定型產品。
2流體種類和物性
tmf隻能用於測量清潔單相流體------氣體或（huò）液體，用氣體的型號不能用（yòng）於液體，反之亦然。對於熱分布式氣體還必須是幹燥氣體，不能含（hán）有濕氣。流體可（kě）能產生的沉積、結垢以及凝結物均將影（yǐng）響儀表性能。對於熱分布式tmf製造（zào）廠還應給出接受的不清潔程度，例如大部分給出允許微粒粒度，用戶可按（àn）此決定是在儀表前裝過濾器。浸入式tmf對清潔度要求低些，則可用於測量煙道（dào）氣，但必須（xū）裝有閥等插入機構，能（néng）再不（bú）停流條件下去取出檢測頭。
(1) 流體（tǐ）的比熱容和熱導率
從式1和式2可（kě）知，tmf工作時流體的比熱容和熱導率保持恒定（dìng）才能測量準確。被測（cè）介質（zhì）工況溫度、壓力變（biàn）化（huà）範圍不（bú）大（dà），僅在（zài）工（gōng）作點附近（jìn）波動，比熱容變化不大，可視作（zuò）常數。若工作點壓力溫（wēn）度遠離校（xiào）準（zhǔn）時壓力溫度，則必須在該工作點壓力溫度下調（diào）整。表2列出幾種氣體在不同壓力溫度下的定壓比熱容，可看到其變化程度。
注： 1cal/ (g?k)=4186.8j/ (kg?k)
(2) 流（liú）量值的換（huàn）算
熱分布式tmf製造廠通常用空氣或氮氣在略高（gāo）於常壓的室（shì）溫工況條件下標定(校準)。如（rú）實際（jì）使用工況有異或（huò）不用於同一氣體，均（jun1）可通過各自條件下比（bǐ）熱容或換算（suàn）係數換算。
1) 同一氣（qì）體不同工況的流（liú）量換算 從表2的數值可以（yǐ）看出空氣、氬氣（qì）、一氧化碳（tàn）、氮氣、氧氣壓（yā）力在1mpa以下、溫度在400k以下變化（huà），定壓比熱容變化僅在1%~2%之間，大部分使用場所可不作換（huàn）算;壓力溫度變換較大時也可利用式6計算，因為同一氣體兩種工況條件下定壓比熱容的比值與摩爾定壓比熱容的比值是相等的（de）。
2) 不同氣體間流（liú）量換算 有些製造廠的使用說明書給出以空氣為基數的轉換係數（shù）f，可（kě）按式6換算;也可直（zhí）接以標定(校準)氣體和實（shí）際使用氣體的摩爾定壓比熱按式6換算，但因還有熱導率等（děng）其他因素，換算後精度要降（jiàng）低些。表3給出若幹氣體按摩爾定壓比熱容直接計算（suàn）和若幹製造（zào）廠提供的兩種轉換係數數據，其中freon12兩者差別較大。
各廠提供的轉換係數單雙原子氣體差（chà）別較小，僅百分之幾（jǐ）;烴（tīng）類氣體則差別較大，達20% ~30%。
(5) 
(6) 
式中（zhōng） qm-----儀表標定的質量流（liú）量，但通常以標（biāo）準狀態體積流量表征，l/h(標準狀態);
qm" -------特使用氣體的質量流量。l/h(標準狀態);
cp-------標定氣體的摩爾定（dìng）壓比熱容，通常為空（kōng）氣，j/ (moi·k);
c"p-------待使用氣體的摩爾定壓比熱容，j/ (moi·k)。
浸入式tmf由於式(3)和式(4)中各係數由（yóu）各（gè）個檢測（cè）元件幾何（hé）形狀和所測氣體而定（dìng），所以目前通常隻能在實際使用條件下（xià）個別校準。
3) 混合氣體的換算的轉換係數 混合氣體的換算亦（yì）按（àn）式6進行，惟（wéi）其轉換係（xì）數fmix按式7合成
(7) 
式中 v1,v2,----vn為各成分氣體體積的占有率;f1,f2,-----fn為各成分氣體的轉換係數。
(3)流體中含有異相和（hé）低沸點液體（tǐ）
氣體用儀（yí）表（biǎo），熱分布（bù）式必須是清潔氣體，不能有固相，浸入式則可（kě）允有微粒，但均不得含有水氣。測量液體時如混入氣泡會產生測量誤差。
由於大部分（fèn）tmf要帶給流體一定熱量，流體溫度會升高（gāo），如所測液體（tǐ）是低沸點液體（tǐ），應考慮液體汽化氣化問題，必要是時選用（yòng）致冷元件（jiàn）的tmf。
3 儀表性能（néng）考慮（lǜ）
(1) 流量範圍、流速和範圍度
tmf的流量應以單位（wèi）時間（jiān）流過的質量來表示，但測量氣（qì）體時習慣上亦（yì）常以（yǐ）計算到標準（zhǔn）狀態下單（dān）位時間流過的體積表（biǎo）示。流速亦以標準狀（zhuàng）態下單位時間流過距離的長度表示。與其他流量計相比，tmf適用於（yú）低流速範圍，特別是小口徑熱分布式;帶測量短管浸入檢測杆式可選上限(滿度)流速範圍較寬，上限範圍度(*大上限流量/*小上限流量)在（zài）10~ 30(th1200型)和60 ~80 (th1300型)之間（jiān）。
插（chā）入式tmf的上限流速選擇（zé）範（fàn）圍較寬，可在0.5~100m/s,但較多用於3~60m/s之間，視儀表結構（gòu）設（shè）計而異。插入式tmf 適用於低流速煙道氣測量。
液體用tmf的上限流量很小，國外（wài）現有產品上限（xiàn）流量範圍在10-1~102g/min數量級之間;流量範圍度在（zài）10:1~50:1之（zhī）間。
(2)精確度和重複性
tmf 具有中等測量精確度。熱分布式的基本誤差通常在±(2~2.5)%fs之間。國外設計優良的產品則有較高精確度，基本誤（wù）差為±1%fs，重複性則在0.2%~0.5%fs之間。帶測量短管浸入式（shì）的基本（běn）誤差相仿，亦在±(2~2.5)%之間，設計優良的產品（pǐn）可達±2%r。插入式（shì）除（chú）儀表本身基本誤（wù）差（chà）外，還應加上流速（sù）分布係數變化影響等，單點測量影響較大，多點或多（duō）檢測杆則影響較小，合計約在±(2.5~5)%fs之間。
插入式儀（yí）表檢測的點（diǎn）數視流通麵積（jī）和流動狀況而定，有製造（zào）廠在正常流速（sù）分布流動狀況下，推（tuī）薦檢測（cè）點數為：;圓管直徑在（zài）200mm以下為單位單（dān）點（diǎn），200~300mm為雙點，350~700mm為3~4點，750~1200為5點，1250mm以上為6點。矩形管（guǎn）麵積0.05m2以下為單點，0.1~0.2m2為2~4點，0.2~2.5mm2為4~12點（diǎn），2.5m2以上為12~20為點。
(3) 響應性
在流量儀表中tmf的響應時間是比較長的，時間常（cháng）數一般（bān）為2~5s，響應較快者為0.5s，有些型號長達數（shù）秒（miǎo）、十幾秒甚至幾十秒者。若應用於控製係統不（bú）能選用響應時間長（zhǎng）的儀表。
(4) 流體溫度，環境溫度和環境（jìng）溫度影（yǐng）響量
流體使用（yòng）溫度（dù）一般為（wéi）0~500c，範圍較寬者為─10~1200c，應（yīng）用於窯爐或煙道的高溫高粉塵型則可高達5500c。加（jiā）熱熱源溫度高於氣體數十度（dù）(k)。
測量氣體時流體溫度變（biàn）化，不像體積流量儀表（biǎo）那（nà）樣氣體（tǐ）體（tǐ）積變化改變所測(體積)流量，並不影響質量流量，然而如前文所述若溫度（dù）變化過大，比熱容的變化會導致量程變化。這種影響因（yīn）氣體種類而異，如空氣（qì）、氮氣、氧氣、氫氣等影響量不大（dà）;但有些氣體例如甲烷壓力在0.1mpa，溫度從300k升高到400k定（dìng）壓比（bǐ）熱容（róng）要增加11.1%(見表2)此外還有零點（diǎn）偏移影響。
環（huán）境（jìng）溫度適用範圍通常為（wéi）(0~50)0c。較寬者為(─10~ +80)0c。環境溫度（dù）激烈變化將影響經（jīng）外殼散（sàn）失的熱量，導致測量值的變化，包括零點偏移和量程變化。環境溫度影響量一般為±(0.5~1.5)%/10k，但也有一些製造廠聲稱無（wú）環境溫度影響。
(5) 壓力損失
氣體用（yòng）儀表壓力損失很小（xiǎo），滿量程流量時熱分布（bù）式壓力損（sǔn）失均在10kpa以（yǐ）下，其中帶層流分流（liú）部件(或無分（fèn）流部件)的小管型，如ldg-1db、ldg-2db型僅數十帕;浸入式亦僅（jǐn）數十帕。
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