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恒功率式与恒温差式热式气体质量流量计的区别

时间:2018/08/25来源:未知

  热扩散技术的应用起源于60年代, 这项技术***早应用在流量开关上。它的基本原理是采用两支并排的铂电阻做为探头, 一支为普通不加热的铂电阻, 另一支铂电阻的前端附带一个加热器, 静态时, 让两支铂电阻保持一定的温差, 当介质流动时被加热的铂电阻的热量被介质带走, 温度降低, 根据事先设定的数值来确定是否有流量, 构成一个流量开关。
 
  把热扩散技术用于气体质量流量的测量源于80年代末期, 人们发现气体的质量流量和气体的热值存在对应的关系, 根据这一发现再加上先进的微电子处理技术, 热式气体质量流量计应用到了工业测量。
 
  热式气体质量流量计的应用也经历了一个发展的过程, ***主要的原因是基于微电子技术的应用主要体现在对铂电阻加热方面。对于铂电阻的加热可以分为两种方式, 一种为恒功率加热方式, 另一种为恒温差加热方式。恒功率加热方式是在加热器上加上一个恒定的功率对铂电阻加热, 介质在静态时被加热的铂电阻和不加热的铂电阻之间温度差***大, 随着介质的流动温差减小。通过测量温差的变化来获得流量的变化。恒温差加热是先加热一支铂电阻, 使其比不加热的铂电阻高出一个恒定的温度。随着介质的流动, 被加热的铂电阻由于散热温度会降低, 通过反馈电路反馈到处理器增大加热器的电流 (也可以是电压) 来保持其温差为恒定值, 再通过检测变化的电流 (或电压) 来获得流量的变化值。
恒功率式与恒温差式热式气体质量流量计的区别
  无论是恒功率加热方式还是恒温差加热方式, ***终的标定是非常重要的一个环节, 各种气体的质量流量与其热值的变化有一种对应关系, 简写的公式为
 
  M=K (Q/ΔT) 1.67
 
  其中M为质量流量, K为平衡常数, Q为热流量, 对应不同的气体和应用的工况, 这些值均会不同。故而用实际应用的介质对其进行标定才是得到准确质量流量的一种保证。目前国外的一些热式气体质量流量计厂家均能在自已的生产厂或在外面的标准标定室对其用实际介质进行标定。
 
  从热式气体质量流量计的发展历史来看, 恒温差流量计更先应用于实际工业的介质测量, 这是因为恒温差实现起来比恒功率方式更加容易, 所以从现在生产气体质量流量计的厂家来看, 采用恒温差原理的厂家更多一些, 象Kurx, Sirren, Brooks等, 恒温差原理的气体质量流量计的***大优点是比恒功率的气体质量流量计响应的时间快。
 
  对于恒功率式气体质量流量计, 它采用一个恒定的功率对铂电阻加热, 较之恒温差式气体质量流量计有如下的优点:
 
  (1) 恒功率式流量计的***大可测量流量大。随着介质流量的增加, 被加热的铂热电阻的热量被迅速带走。对于恒温差式流量计, 它要求对被加热电阻的能量快速加大才能保证恒定的温差。但是由于能量的增大受到电路本身功率的影响以及被加热的铂电阻***大允许电流的影响, 其***大值受到限制。而恒功率型的流量测量容易实现, 通常恒功率原理的流量计对空气的***大可测量速度为488m/s, 而恒温差原理的***大可测速度只能达到38m/s。
 
  (2) 恒功率流量计不容易受到脏湿介质的影响。恒温差流量计为了其对温度的快速响应和保持恒定的温差, 一般铂电阻均做得比较细, 而恒功率流量计却可以做得粗 (各生产厂不一样尺寸也不一样) 。这样对于脏湿介质测量时, 脏湿物质对铂电阻可能产生短暂的附着物 (任何生产厂都对铂电阻采用了抛光处理, 长期附着物的产生是不大容易的) 。对于较细的铂电阻, 其附着物对加热铂电阻的散热会产生较大的影响, 严重时使其测量精度大大降低。恒功率对脏湿介质的测量会好很多。
 
  (3) 恒温差式流量计不对温度的变化进行补偿, 恒功率流量计却能对温度变化的全范围内进行自动补偿。众所周知, 热流量和平衡常数是受温度的变化而变化的, 一般而言只在30℃的范围内为常数, 当测量的气体温度范围超过这一数值时, 气体的热流量系数和平衡常数均会发生变化。受电路设计的影响, 目前市场上所有的恒温差流量计均没有对温度进行补偿, 而FCI企业、Magnetrol企业采用恒功率方式的流量计均能对全温度变化范围内的热流量系数和平衡常数进行自动补偿。而介质的温度变化范围受气候或别的原因的影响是很难保持恒定的。
 
  (4) 恒功率与恒温差在耐高温方面有着显著的差异。目前而言, 恒功率的***高耐温可以做到454℃, 而恒温差的流量计一般都在260℃以内, 这对于测量过热蒸汽而言, 其适应性有很大的差别。
 
  纵上所述, 恒功率热式气体质量计比恒温差热式气体质量流量计有着显著的优越性。

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