气体流量计生产厂家

24小时在线服务
当前位置:2019亚洲杯下注 > 选型手册 >

热式气体质量流量计测量的工作原理

时间:2018/03/16来源:未知

 热式气体质量流量测量的工作原理:热式气体质量流量计通过传感探头与被测流体的对流进行热传递,是一种坚固型的热式气体质量流量计,采用坚固的传感器结构,适合用于工业现场。流量计由传感探头和电子部件组成。传感器由温度和流速两个探头组成,均采用金属材质,其结构示意如图 2.4 所示。 
图 2.4  热式气体质量流量计组成结构示意


图 2.4  热式气体质量流量计组成结构示意 
  在理想条件下,设该系统为封闭热学系统,当对流速探头进行加热时,根据热量传递关系,该系统的热平衡方程如下: d c fH =Q +Q +Q (2-15) 式中 H 为电流加热所产生的热量。 

  大多数的应用条件下,被加热后的待测气体与流速探头的温差一般不大于 300℃,
这使得辐射传递的热量fQ 对整体热量造成的影响并不明显,计算时可忽略。出于测量精度的考虑,在传感器制作过程中会考虑热量的传导,将cQ 减到***小;因此,在计算过程中,可以取dH =Q 。探头使用外部电源进行加热,所以加热产生的热量可用加热电阻的阻值和流过加热电阻的电流表示,即2a aH =I R 。根据牛顿冷却公式可知:( )2a a0 a bH 
  式中: h 为对流换热系数; 0A 为探头的表面积,一般情况下探头为圆柱体,所以0A =pld ; d 为流速探头的直径; l 为流速探头的长度; aT 为流速探头加热后的温度; bT 为被测气体的温度。 经过上述分析,探头的温度平衡关系主要取决于对流换热系数h 。通过传热学的基本原理,引入下面三个无量纲参数: 
Nusselt(努塞尔数):fhdNul=  Prandtl(普朗特数):pfcPrml=  
Reynolds(雷诺数):udRerm=  则系数 h 与其他参数之间的关系如下: Nu =f( Re, Pr) 或 ( ) ( )m nNu =C ×Re ×Pr    
  式中: fl 为导热系数; m 为动力粘度; pc 为固定压强下待测气体的比热容; r 为待测气体的密度; u 为待测气体的流速。 根据公式(2-16)、(2-17)有: 
  2,a a f a bI R =pllT -T f Re Pr                      (2-18) 式(2-18)反映了流速探头的加热功率和热量参数之间的物理关系,并没有给出具体的函数关系,在实际使用中很不方便。要确定气体流速和热量之间的具体函数关系,关键是要确定 Nu =f(Re,Pr) 的具体表达式。在 King(1914)的理论推导和实验研究基础上,对流换热方程一般表示成[55]: 
  k kNu =A +B Re                            (2-19) 式中:kA 、kB 是每种气体的实验修正系数。 公式(2-19)为***经典且常用的对流换热公式。在此公式基础上,科学家们进行了更深层次的研究,相继给出了其他一些对流换热公式,并得到了广泛的应用[56]。其中,Kramers 提出的对流换热方程换热如下: 
  0.2 0.33 0.5Nu =0.42Pr +0.57Pr Re                      (2-20) 其中,将“膜温度” ( ) 2f a bT =T -T ,作为气体物理参数( m 、 r 、fl )选取的参考温度[57]。将式(2-20)代入式(2-18),则可以得出: 
( ) ( )2 0.2 0.33 1 20.42 0.57a a f a bH =I R =pllT -T Pr +Pr Re             (2-21) 令0.200.42fB =pllPr 、1 20.3300.57fdC l Prrp lmæ ö=ç ÷è ø 则可以得到: ( ) ( )2a a0 0 a bH =I R =B +C u T -T                     (2-22) 对于已知测量对象,式中0B 、0C 可以看作是常数,因为其主要与探头的材质、尺寸、密度等和被测气体的固有特性相关。 
  本文采用式(2-22)来描述探头的对流换热过程。将式(2-2)中质量流量mq 代入式(2-22)中可以得到: 
计算公式

本文采用式(2-22)来描述探头的对流换热过程。将式(2-2)中质量流量mq 代入式(2-22)中可以得到: ( )20 0ma a a bqH I R B C T TrAæ ö= = ç+ ÷-ç ÷è ø                   (2-23) 由式(2-22)和式(2-23)可以推论出,气体流速u 和质量流量mq 的数学模型分别为: 2200 01a aa bI R BuC T T Cé æ öù= ê ç ÷- úêëè- øúû                         (2-24) 2200 01a ama bI R Bq u A AC T T Cr ré æ öù= = ê ç ÷- ú×êëè- øúû                    (2-25) 而电流加热值或 H 还可以表示成2o1H =E R ,所以气体流速 u 和质量流量mq 的数学模型分别可以改写为: 2200 1 01oa bE BuC R T T Cé æ öù= ê ç ÷- úêëè- øúû                        (2-26) 2200 01oma a bE Bq u A AC R T T Cr ré æ öù= = ê ç ÷- ú×êëè- øúû                   (2-27) 式中:oE 为流速探头两端电压。 

常见问题
资料查询
价格咨询
江苏华云仪表有限企业
销售电话:0517-86996066
企业传真:0517-86883033
手 机:18915186518
E-mail:[email protected]
企业地址:江苏省淮安市金湖县工业园同泰大道99号
XML 地图 | Sitemap 地图