西森熱式氣體質量流量計原理和結構之一

   西森熱式質量流量計是利用傳熱原理檢鍘流量的儀表，即流動中的流體與熱源(流體中外加熱的物體或測量管外加熱體)之間熱量交換關系來測量流量的儀表，過去我國習稱量熱式流量計。當前主要測量氣體。

▲熱式質量流量計

    熱式質量流量計用得最多有兩種，利用流動流體傳遞熱量改變測量管壁溫度分布的熱傳導分布效應的熱分布式流量計(thermal profile flowmeter)。利用熱消散(冷卻)效應的金氏定律(King's law)熱式流量計。又由于結構上檢測元件伸人測量管內，也稱浸入型或侵入型。有些在使用時從管外插人工藝管內的儀表稱作插人式。

▲熱式質量流量計

    熱式質量流量計的工作原理如左圖所示，薄壁測量管3外壁繞著兩組兼作加熱器和檢測元件的繞組2，組成惠斯登電橋，出恒流電源5供給恒定熱量，通過線圈絕緣層、管壁、流體邊界層傳導熱量給管內流體。邊界層內熱的傳遞可以看做熱傳導方式實現的。在流量為零時，測量管上的溫度分布如圖下部虛線所示，相對于測量管中心的上下游是對稱的，由線圈和電阻組成的電橋處于平衡狀態;當流體流動時，流體將上游的部分熱量帶給下游，導致溫度分布變化如實線所示，出電橋測出兩組線圈電阻值的變化，求得兩組線圈平均溫度差△T。便可按下式導出質量流量qm,

總的熱傳導系數A中，因測量管壁很薄且具有相對較高熱導率，儀表制成后其值不變，因此A的變化可簡化認為主要是流體邊界層熱導率的變化。當使用于某一特定范圍的流體時，則A,Cp均視為常量，則質量流量僅與繞組平均溫度差成正比，如圖12.2 Oa段所示。Oa段為儀表正常測量范圍，儀表出口處流體不帶走熱量，或者說帶走熱量極微;超過a點流量增大到有部分熱量被帶走而呈現非線性，流量超過b點則大量熱量被帶走。

西森熱式質量流量計測量管加熱方式大部分產品采用兩繞組或三繞組線繞電阻;除管外電阻絲繞阻加熱方式外還有利用管材本身電阻加熱方式。測量管形狀有直管形，還有II字形結構，三繞組中一組在中間加熱，兩組分繞兩臂測量溫度。