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熱式質量流量的分類及特點

熱式質量流量計的分類 :
 1.按流體的檢測元件不同可分為熱分布式和熱消散式[7-8]。利用流體傳遞熱量改變測量管壁的溫度分布,根據熱傳導分布效應計算流量的熱分布式流量計(Thermal  Profile  Flowmeter),即量熱式 TMF,以及基于金氏定律(King'S  Law)進行流量計算的熱消散式 TMF。 

2.按檢測變量不同可分為恒溫差式和恒功率式。恒功率式測量以恒定功率加熱測量傳感器,通過測量溫差的變化來計算流量;恒溫差式通過測量保持加熱元件和被測流體溫度差恒定,通過測量加熱功率的變化計算流量,又稱為恒溫差測量法[9-10]。 

熱式質量流量的分類及特點
3.按傳感器的安裝方式可以分為管道式和插入式。接入管道式具有測量短管構造,必須在需要測量的位置截斷管道后再接入檢測元件,熱分布式 TMF 一般采用這種結構;插入式是將測量探頭插入被測量管道的 TMF,一般用于中大管徑流體的測量。 

4.按測量介質可分為氣體和液體。當前熱式質量流量計主要應用于氣體流量的測量,從微小流量到大流量都可使用,部分應用于小流量液體的測量。 

熱式質量流量計的特點 :
1.熱式質量流量計的優點:
  管道式 TMF 可測量低流速(0.02~2m/s)流量;插入式 TMF 更適用于大管徑,可測量中偏高的流速(2~60m/s)。TMF 性能相對可靠,克服了間接測量的缺點,直接測量氣體的質量流量[11]。 

熱式質量流量計的特點有: 
(1)廣泛適用于各種管道,從毛細管到大管徑和方型管等各種管道的測量均可使用,***大可測 9000mm 直徑的管道。
(2)流量測量范圍寬。流速在 0.02m/s~480m/s 范圍內均可測量。
(3)適用于混合氣體的測量[12-14]。
(4)量程比寬。量程比可達到 1000:1,且在測量范圍內保持較高的精度。
(5)測量精度和重復性好。熱式氣體質量流量計是中等精度測量儀表,設計優良的產品滿量程誤差在±1%,重復性則在 0.2%~0.5%滿量程之間[15]。
(6)過載能力強。當實際流量高出流量計測量范圍時,不會對流量計造成任何損壞。
(7)測溫范圍和耐壓范圍很寬。測量液體溫度可達 200℃,氣體溫度可達850℃,尤其適用于高溫煙道尾氣的測量,耐壓***高可達 70MPa,無需溫度和壓力補償。特別是在大管徑、低流速、間歇流量、流量變化范圍大、微小流量測量時,具有更大的優越性[16]。
(8)耐腐蝕性。與介質接觸的部分可由不銹鋼、哈氏合金、蒙乃爾等材質構成,提高了產品的耐腐蝕的能力。
(9)結構簡單,安裝方便。 

熱式質量流量的分類及特點

2.熱式質量流量計的缺點: 

(1)響應速度慢。由于熱式質量流量計的傳感器一般采用換熱原理,溫度達到穩定的時間相對較長,因此響應時間一般在 2~5s,較快者為 0.5s。有些熱式產品長達十幾秒甚至幾十秒。
(2)傳感器易產生液體凝結。由于熱式質量流量計的測量信號大小和氣體的冷卻速度有關,因此如果在易產生液體凝結的管道處安裝熱式質量流量計,難免有液滴附著在傳感器上,將會大大的影響測量精度。
(3)混合氣體組分變化的影響。在被測混合氣體組分變化較大時,熱導率、動力粘度和氣體密度變化將會對測量值的計算產生較大誤差。在小流量測量中,
加熱金屬傳感器會給被測氣體帶來相當熱量,影響溫度補償的精度[19]。 

熱式質量流量計的應用:

當前,熱式氣體質量流量計主要用于氣體的測量,只有小部分用于微小液體的流量測量。流量計量廣泛應用于石油化工行業、電力行業、冶金行業、電子行業、供暖通風和空調系統、水處理行業及食品行業之中。
(1)在石油化工行業與天然氣中主要應用場合是:能量交換;填井氣回收; 燃氣計量;氣體質量分析;泄漏氣測試;天然氣測量;火炬氣的監控。產品的優點是寬量程比,傳感器不易堵塞,可在線插拔清洗,適用氣體廣泛。
(2)在電力行業中主要的應用場合是鍋爐一次風、二次風以及磨煤風的風量測量,產品的優點是安裝簡便,無直管段要求,壓力損失低,不需要溫度壓力補償,可以在苛刻的條件下使用(如:空氣中含有粉塵、顆粒、磨損嚴重、低壓力等)。
(3)在冶金行業中的主要應用場合是高爐煤氣、焦爐媒氣的測量,鋼鐵廠加氣測量;煉鐵廠高爐煤氣的測量;焦化廠焦爐煤氣的測量;軋鋼廠加熱爐燃氣(高爐煤氣、焦化煤氣、天然氣等)的測量控制;熱處理淬火爐等的氫、氧、氮等氣體的控制。產品的優點是按照實際介質組份進行標定,可以對組份變化進行修正,可以在線清洗傳感器,插入的長度可以隨意調整。
(4)在電子行業中的主要應用是高純度氣體質量流量的測量,產品的優點是不需要壓力溫度補償,直接進行質量流量的測量,傳感器探頭經過高度拋光,
可用于貿易結算。
(5)在供暖通風和空調系統中產品的優點為反應靈敏、運行可靠、對安裝的直管段沒有要求。
(6)在水處理行業中的主要應用是測量曝氣池的空氣流量,產品的優點是耐塵、耐臟,真正的無壓降,現場安裝方便。
(7)在食品行業中的主要應用場合是向反應器通入適量氣體,加工操作中新鮮空氣的加入;啤酒廠中的二氧化碳處理;瓶子消毒器中的熱空氣的流量;熱氧化過程中氣體流量測量;通風系統;鍋爐進氣﹑廢氣﹑過程控制。
(8)公用工程-電﹑氣﹑ 水處理的監控:管道的氣體;通用系統;沼氣;煤氣;天然氣;液化氣;鍋爐預熱空氣。
(9)環保:沼氣利用過程中的氣體測量;氯氣處理過程中氯氣氣體測量;污水處理過程中曝氣池的氣體測量;煙筒煙道排氣監測 SO2 和 NOX 的排放。
(10)其他行業    工廠壓縮空氣測量;煤粉燃燒過程粉/氣配比控制燃料;水泥工業豎式磨粉機排放熱氣流量控制[20-22]。 

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