
热式质量流量计因其独特的工作原理,在测量介质方面既有显著优势,也有明确的局限性。
总的来说,热式质量流量计最适合测量的是洁净、干燥、非腐蚀性的气体。但它也能测量一些特定的液体和气体混合物。
下面我们详细分解一下:
一、主要和最适合的测量介质:气体
这是热式质量流量计最广泛应用的领域。几乎所有常见的气体都可以测量,尤其是:
空气(压缩空气、通风排气):这是最典型的应用,用于监测工厂的压缩空气消耗、通风系统风量等。
惰性气体:如 氮气 (N₂)、氦气 (He)、氩气 (Ar) 等。在半导体、金属处理行业中非常常见。
燃气:如 天然气、沼气、氢气 (H₂)、液化石油气 等。
过程气体:如 氧气 (O₂)、二氧化碳 (CO₂)、一氧化碳 (CO)、笑气 (N₂O) 等。
特殊气体:如 氩气、氖气 等。
关键优势在于: 对于大多数气体,仪表在出厂时通常用空气进行校准,但可以通过输入被测气体的 热物性参数(如比热容 Cp) 来进行换算,从而直接读出质量流量,无需像体积流量计那样进行温度和压力补偿。
二、可以测量,但有特定要求的介质
1. 某些液体
热式质量流量计测量液体的应用远少于气体,但它确实可以测量,主要依赖于液体较高的热容量。适用的液体需要满足:
洁净、无粘性或低粘度:如 水、去离子水。
化学性质稳定:不会腐蚀传感器。
导热性良好:例如,它可以用于测量 水 的微小流量,但在测量导热性差的液体(如某些油类)时效果不佳。
重要提示:用于液体的热式流量计通常需要专门设计,并且其工作原理和灵敏度与用于气体的有所不同。在选择时,必须明确告知制造商是用于测量液体。
2. 气体混合物
热式质量流量计可以测量混合气体,但前提是:
混合气体的成分必须固定且已知。如果成分比例发生变化,气体的热物性(主要是比热容)也会改变,从而导致显著的测量误差。
应用示例:固定比例的 氮氢混合气、空燃比固定的燃烧气 等。
三、不适用或需要特别小心的介质
以下类型的介质会严重影响测量精度、损坏传感器或造成安全隐患,通常应避免使用:
脏污、含粉尘或油雾的气体/液体
原因:颗粒物会覆盖在传感器表面,形成隔热层,导致传感器灵敏度急剧下降、读数严重偏低甚至失效。例如,未经过滤的烟气、脏的压缩空气。
高粘度液体
原因:粘性液体会导致严重的散热,影响测量原理的准确性,并且容易堵塞管道。
腐蚀性介质
原因:会腐蚀铂电阻传感器或仪表管道,导致传感器损坏和测量失败。例如,氯气 (Cl₂)、湿的氯化氢 (HCl)、氨气 (NH₃) 等。如果必须测量,需要选择特殊材质(如哈氏合金)的传感器。
易结焦或结晶的介质
原因:介质在传感器表面结焦或结晶,会像灰尘一样形成隔热层,使仪表失准。例如,某些重烃、糖浆等。
湿度饱和或带液滴的气体
原因:液态水的蒸发和凝结会带走大量热量,严重干扰传感器的热平衡,造成读数不稳定和误差。
流量脉动非常大的介质
原因:热式流量计的响应有一定延迟,如果流量快速剧烈波动,仪表可能无法准确跟踪,导致平均读数不准确。
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