热式质量流量计

热式质量流量计又称热扩散式流量计，是一种基于热扩散原理来测量气体质量流量的仪器。它通过测量气体冷却加热元件的效果来计算气体流量，广泛用于工业中低流速、低流量的气体流量测量。

热式质量流量计的工作原理

热式质量流量计基于热传递的原理，通常包括两个传感器元件：一个加热元件和一个温度测量元件。其工作原理如下：

加热元件会加热通过流量计的气体，使气体温度升高。

随着气体的流动，加热的气体被带走，造成温度下降。

流量计通过测量温度传感器检测到的温差来计算流体的质量流量。流速越大，带走的热量越多，温差越小。

通过恒定的功率输入或恒定的温差控制，热式流量计可以根据气体的冷却效果直接计算出质量流量。

由于该原理，热式质量流量计不需要温度和压力的补偿，可以直接测量气体的质量流量，这使其在某些应用中具备显著优势。

热式质量流量计的特点

优点：

直接测量质量流量：无需像其他流量计那样进行温度和压力补偿，直接输出质量流量信号。

适用于低流速、低流量的气体：对低流速的小流量气体具有很高的灵敏度。

无活动部件，维护成本低：由于没有可动部件，可靠性高，且维护需求少，适合长时间稳定运行。

适应性强：适用于各种工业气体，如氮气、氢气、空气、氧气、二氧化碳等多种气体。

宽量程比：热式流量计能够测量范围较大的气体流量，量程比通常可以达到100:1。

可用于恶劣环境：可以用于高温、高压、强腐蚀环境，具有防爆设计的型号可用于危险场合。

缺点：

仅适用于气体流量测量：无法用于液体的流量测量，适用范围有所局限。

对气体成分敏感：气体的热导率会影响测量结果，因此测量特定气体时需要校准，且气体混合物的测量精度可能较低。

流速限制：在非常高的流速下，热式质量流量计的测量准确性可能受到影响，适合低速气体流量测量。

热式质量流量计的应用场景

热式质量流量计因其灵敏度高、量程范围广、无活动部件等特点，广泛应用于各类气体的测量，常见应用场景包括：

工业过程控制：用于测量和监测空气、氮气、氧气等工艺气体的流量，尤其是在低流速和小流量的场合。

环境监测：应用于烟气排放的流量监测，尤其适合低流量、低压的排放测量。

燃气测量：适合燃气输配管道中天然气、煤气等气体的质量流量测量。

气体分配系统：在电子、制药等行业中，热式质量流量计用于测量精密气体输送系统中的气体流量。

燃料电池及气体供给系统：用于氢气、氧气等流量的精准控制。

洁净室和通风系统：可以用于空气流量的测量与控制，确保气体流动的稳定性。

选型考虑

在选择热式质量流量计时，需要考虑以下因素：

气体种类：热式质量流量计对不同气体的热导率敏感，因此需要确保选择的流量计已针对特定气体进行校准。

流量范围：确认流量计的量程覆盖实际工作条件下的流量范围。

气体成分和环境：如果测量的是气体混合物或环境气体，需了解气体成分对热传导的影响，选择适合的流量计。

工况条件：根据应用的温度和压力选择合适的型号，确保流量计能够承受操作工况下的温度和压力。

防爆要求：如果用于可燃气体（如氢气、天然气等），需要选择具有防爆认证的流量计。

热式质量流量计的类型

插入式：适用于大口径管道的气体流量测量，将传感器插入管道中进行测量，安装方便，适合管径较大的工况。

管段式：适用于中小管径的气体流量测量，传感器与测量管段为一体，通常用于对精度要求较高的场合。

总结

热式质量流量计由于其直接测量气体质量流量、适用于低流速、低流量场合、无活动部件的特点，在工业气体流量测量中广泛应用。特别是在氢气、氮气、空气等气体的低速、低压工况下，热式质量流量计的高精度和稳定性使其成为理想的选择。在选型过程中，需考虑气体种类、工况环境、精度要求等因素，以确保流量计能够适应实际应用需求。