热式流量计工作原理详解

热式流量计（Thermal Mass Flow Meter）是一种基于热传导原理测量气体或液体质量流量的仪表，广泛应用于工业、环保、能源等领域。其核心原理是通过测量流体吸收的热量来计算流量，无需温度或压力补偿，直接输出质量流量数据。

工作原理

1. 热扩散原理：
   传感器包含两个温度传感器（一个加热，一个参考）。流体流经加热元件时会带走热量，导致加热元件温度降低，流量越大，温差变化越明显。通过测量温差或维持温差所需的加热功率，可计算出质量流量。

   • 恒功率法：保持加热功率恒定，测量温差与流量的关系。

   • 恒温差法：保持温差恒定，通过调节加热功率来反映流量。

2. King’s Law（金氏定律）：
   适用于气体流量测量，加热元件的热损失与流体流速的平方根成正比，数学关系为：

   Q=(A+Bv)⋅ΔTQ=(A+Bv​)⋅ΔT

   其中 QQ 为加热功率，vv 为流速，A/BA/B 为常数，ΔTΔT 为温差。

主要类型

1. 插入式：
   传感器直接插入管道，适合大管径气体测量（如烟道气、压缩空气）。

2. 管段式：
   集成在管道中，适用于小管径或洁净流体（如半导体行业气体）。

3. 毛细管式：
   用于微小流量测量（如实验室、医疗气体）。

特点与优势

• 直接测量质量流量：无需额外补偿，简化系统设计。

• 低压损：无机械阻挡部件，减少能量损失。

• 高灵敏度：适合低流速或微小流量检测（可低至0.01 m/s）。

• 宽量程比：通常可达100:1，适应流量波动大的场景。

• 适用气体种类多：可校准特定气体（如氢气、甲烷等）。

局限性

• 介质依赖性：需校准特定气体的热物性（比热容、导热系数）。

• 不适用于液体混气或脏污介质：颗粒物可能污染传感器。

• 温度影响：极端温度环境需特殊设计。

典型应用

1. 工业气体监测：压缩空气、氮气、氧气等。

2. 环保：烟气排放、沼气流量测量。

3. 能源：天然气管道、氢气燃料电池。

4. 半导体制造：高纯度气体控制。

选型注意事项

1. 介质性质：气体成分、洁净度、湿度。

2. 流量范围：确保工作流量在量程的10%~90%内。

3. 管道条件：管径、安装方向（水平/垂直）。

4. 输出信号：模拟（4-20mA）、数字（RS485、HART等）。

常见品牌与型号

• SIEMENS（SITRANS FUE系列）

• Bronkhorst（适用于微小流量）

• 艾丝特仪表（ATMF系列）

热式流量计因其结构简单、响应快，在气体测量中优势显著，但需根据具体工况合理选型以确保精度和寿命。如想了解更多流量计相关信息或者流量计选型，可咨询艾丝特流量计厂家技术客服：180 1926 2426（微信同号）获取帮助。