空气流量计测量原理

发布时间:2013-08-10

测了空气流量仪表用得多的有两类: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空气流量计(thermal profile flowmeter),曾称量热式TMF;利用热消散(冷却)效应的金氏定律(King&s law) TMF,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(intrusion type)。有些在使用时从管外插入工艺管内的仪表称作插入式(insertion type)。

b4683edd88aecace24ec9b4db35f9265.jpg
 

一、热分布式空气流量计

热分布式空气流量计的工作原理如图6.1所示,薄壁测量管3外壁绕着两组兼作加热器和检测元件的绕组2,组成惠斯登电桥,由恒流电源5供给恒定热量,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做热传导方式实现的。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,由电桥侧出两组线圈电阻值的变化,求得两组线圈平均温度差△T。可按下式导出质量流量qm,即

fde81c191a736ce22427ef5533c7fdad.jpg

的热传导系数A中,因测量管壁很薄且具有相对较高热导率,仪表制成后其值不变,因此A的变化可简化认为主要是流体边界层热导率的变化。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6.2Oa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;过a点流量增大到有部分热量被带走而呈现非线性;流量过b点则大量热量被带走。

079ee2e6d16fd660c95d287287068bf5.jpg

金氏定律的热丝热散失率表述各参量间关系,如式6.2所示

0685e7ae28e62facb7917daabc5184be.jpg

如图6.3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高,随着质量流速ρv增加。气流带走更多热量,温度下降,测得温度差△T= Tv一T。这种方法称作“温度差测量法”或“温度侧量法”。

03d2ee6aa0af03146ed8032276273fa3.jpg

空气流量计消耗功率P和温度差△T如式(6.3)所示比例关系,式中B、C、K3均为常数,K3在1/3-1/2之间。从式((6.2)便可算出质量流速,乘上点流速与管道平均流速间系数和流通面积得质量流量q m,再将式(6.3)变换成式(6.4)。

d3e4ff5b9e5512914e488cc6ec477717.jpg

72398c6e271f8425ae665502979601a6.jpg

上一篇:旋进旋涡流量计流体温度和压力
下一篇:新流量积算仪研制