热式流量计的工作原理及分类

热式流量计按结构可以分为热分布型和浸入型。热分布型热式流量计将传感元件放置于管道壁，传感元件经过加热温度高于流体温度，流体流经传感元件表面导致上下游温度发生变化，利用上下游温度差测量流体流量，一般用于微小流速气体流量的测量。热分布型热式流量计的工作原理如图1所示，传感元件由上游热电阻、加热器和下游热电阻组成，加热器位于管道中心，使得传感元件温度高于环境温度，上游热电阻和下游热电阻对称分布于加热器的两侧。图1中曲线1所示为管道中没有流体流过时传感元件的温度分布线，相对于加热器的上下游热电阻温度是对称的。当有流体经过热式传感元件时，温度分布为曲线2，显然流体将上游部分的热量带给下游，导致上游温度比下游温度低，上下游热电阻的温度差ΔT反映了流体的流量，即ΔT=f（m）。当流体流速过大时，上下游热电阻的温度差ΔT趋向于0，因此热分布型热式流量计用于测量低流速气体微小流量。气体质量流量qm可表示为

式中：Cp———流体介质的定压比热容；A———热传导系数；K———仪表系数。

式中：E———系数与流体介质物性参数有关；D———与流体流动有关的常数。如果保持加热电路功率P恒定，这种测量方法为恒功率法；如果保持温度差ΔT恒定，这种测量方法为恒温差法，两种方法有各自的优缺点，使用时据具体环境和需要而定。目前较普遍的是采用恒温差法，由于需要不同的应用领域，恒温差法已不适用于某些场合的测量，因此恒功率法应用领域越来越广泛。恒温差法的基本原理是流体流过加热的热电阻表面使得热电阻表面的温度降低，热电阻的阻值变小。反馈电路自动进行处理，通过热电阻的加热电流变大从而使得热电阻温度升高，即可使得热电阻与流体温度差恒定。通过测量传感电路的输出电流或输出电压便可获得流量值。恒功率法的基本原理是加热功率为恒定值，管道内没有流体流过时温度差ΔT大，当流体流过热电阻表面时热电阻与流体温度差变小，通过测量ΔT便可得到流体流量。