热式气体质量流量计工作原理与应用场景详解

2025-12-02

这是一份关于热式气体质量流量计工作原理与应用场景的详解。

一、核心工作原理：热扩散定律

热式气体质量流量计基于“热扩散”原理，即流动的介质（气体）会带走热量的物理现象。

其核心是一个由两个精密温度传感器组成的探头：

加热传感器（Rh）：被恒定功率加热，或与参考传感器维持一个恒定温差。
参考传感器（Rs）：实时测量气体本身的温度。

工作过程如下：

无气体流动时，两个传感器之间保持一个初始的平衡状态。
当气体开始流动时，流动的气体会“吹走”加热传感器上的热量，导致其温度下降。
仪表的电路系统会立即增加对加热传感器的功率，以维持其与参考传感器之间的恒定温差（恒温差法），或维持其恒定功率（恒功率法，此时测量温差变化）。
这个为维持平衡而增加或减少的电功率，与气体流过传感器的质量流量（即分子数目）成高度精确的比例关系。 通过测量这个功率的变化，即可直接计算出气体的质量流量。

核心优势：它直接测量气体的质量流量，无需像体积流量计那样，进行温度、压力的额外补偿计算。

二、典型应用场景

得益于其原理优势，热式气体质量流量计在以下领域应用广泛：

气体监测与控制
- 压缩空气系统：监测工厂气动设备、泄漏的耗气量，进行能源管理。
- 燃烧过程：控制锅炉、焚烧炉的助燃空气（氧气）和燃料气（如天然气）的精确配比，提高燃烧效率。
- 通风与空调（HVAC）：监测送风、排风管道的气体流量。
工艺气体测量
- 半导体与电子行业：测量高纯度的特种气体（如氦气、氩气、氮气、氢气）在沉积、蚀刻等工艺中的流量，要求极高洁净度和精度。
- 化工与制药：监测反应釜进气、保护气、吹扫气的流量，要求耐腐蚀和防爆。
- 生物发酵：精确控制发酵罐的通气（空气或氧气）量，对无菌卫生要求高。
环保与能源
- 烟气排放监测（CEMS）：测量烟囱中脱硫脱硝前后烟气的流量，用于环保核算。
- 沼气与天然气计量：测量沼气产气量、天然气管道的小流量分配。
实验室与研发
- 微小流量测量：其微流量型号可精确测量毫升/分钟级的实验气体流量。

三、重要注意事项（局限性）

尽管应用广泛，但其成功应用依赖于以下条件：

介质要求：最适合洁净、干燥的气体。水分、油雾、粉尘会污染传感器，导致读数不准或损坏，需前置过滤。
气体成分：仪表标定针对特定气体。若测量混合气体，需成分已知且稳定，或仪表具备多气体换算功能。
安装要求：需要足够长的前后直管段（如前10后5倍管径）以保证流场稳定。

总结：热式气体质量流量计是一种直接、高效、低阻损的质量流量测量工具。它在需要直接质量流量、宽量程比、低压损或微小流量测量的洁净气体场景中，是首选方案。正确选型的关键在于吃透原理、匹配工况。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。