西森热式质量流量计的选用考虑要点之一

1应用概况

   热式质量流量计目前绝大部分用于测量气体，只有少量用于测量微小液体流量。

   热分布式仪表使用口径和流量均较小，较多应用于半导工业外延扩散、石油化工微型反应装置、镀膜工艺、光导纤维制造、热处理淬火炉等各种场所的氢、氧、氨、燃气等气体流量控制，以及固体致冷中固体氩蒸发等累积量和阀门制造中泄漏量的测量等。在气体色谱仪和气体分析仪等分析仪器上，用于监控取样气体量。分流型热分布式仪表应用于30~50mm以上管径时，通常在主流管道上装孔板等节流装置或均速管，分流部分气体到流量传感器进行测量。

▲热式质量流量计

   冷却效应的插人式热式质量流量计国外近10年在环境保护和流程工业中应用发展迅速，例如：水:泥工业竖式磨粉机排放热气流量控制，煤粉燃烧过程粉/气配比控制，污水处理发生的气体流量测量，燃料电池工厂各种气体流量测量等等。大管道用还有径向分段排列多组检测元件组成的插人检测杆，应用于锅炉进风量控制以及烟囱烟道排气监测SO2和NOx排放总量。

   液体微小流量热式质量流量计应用于化学、石油化工、食品等流程工业实验性装置，如液化气流量测量，注人过程中控制流量；高压泵流量控制的反馈量；药液配比系统定流量配比控制，如半导体成膜工艺中TMP(三甲基麟)、TEOS(三甲基嗅)、TEOS (四乙氧基烷)三种液体混合后再与氩气混合；直接液化气液态计量后气化，供给工业流程或商业销售。还有在色谱分析等仪器上用作定量液取样控制以及用于动物实验麻醉液流量测量。还未见到液体微小流量热式质量流量计国内定型产品。

2流体种类和物性

   热式质量流量计只能用于测量清洁单相流体—气体或液体，用气体的型号不能用于液体，反之亦然。对于热分布式热式质量流量计气体还必须是干燥气体，不能含有湿气。流体可能产生的沉积、结垢以及凝结物均将影响仪表性能。对于热分布式热式质量流量计制造厂还应给出可接受的不清洁程度，例如大部分给出允许微粒粒度，用户可按此决定是在仪表前装过滤器。浸人式热式质量流量计对清洁度要求低些，则可用于测量烟道气，但必须装有相应阀等插入机构，能在不停流条件下取出检测头。

▲热式质量流量计

  （1）流体的比热容和热导率

   由于热式质量流量计工作时流体的比热容和热导率保持恒定才能测量准确。被测介质工况温度、压力变化范围不大，仅在工作点附近波动，比热容变化不大，可视作常数。若工作点压力温度远离校准时压力温度，则必须在该工作点压力温度下调整。表1列出几种气体在不同压力温度下的定压比热容，可看到其变化程度。

 表1 几种气体定压比热容

(2)流量值的换算

   热分布式热式质量流量计制造厂通常用空气或氮气在略高于常压的室温工况条件下标定(校准)。如实际使用工况有异或不用于同一气体，均可通过各自条件下比热容或换算系数换算。

   1）同一气体不同工况的流量换算  从表1的数值可以看出空气、氩气、一氧化碳、氮气、氧气压力在1MPa以下、温度在400K以下变化，定压比热容变化仅在1%~2%之间，大部分使用场所可不作换算；压力温度变化较大时也可利用下式计算，因为同一气体两种工况条件下定压比热容的比值与摩尔定压比热容的比值是相等的。

   2）不同气体间流量换算  有些制造厂的使用说明书给出以空气为基数的转换系数F,可按下式换算；也可直接以标定(校准)气体和实际使用气体的摩尔定压比热容按下式换算，但因还有热导率等其他因素，换算后精度要降低些。表2给出若干气体按摩尔定压

 表2 几种气体的转换系数

   比热容直接计算和若干制造厂提供的两种转换系数数据，其中Freon 12两者差别较大。各厂提供的转换系数单双原子气体差别较小，仅百分之几；烃类气体则差别较大，达20%一30 %。

      式中qm——仪表标定的质量流量，但通常以标准状态体积流量表征，L/h(标准状态)；

        qm——待使用气体的质量流量，L/H (标准状态)；

         C_P——标定气体的摩尔定压比热容，通常为空气，J/ (mol.K);

         C'_P—待使用气体的摩尔定压比热容，J/ (mol.K);

   浸人式热式质量流量计由于上两式中各系数由各个检测元件几何形状和所测气体而定，所以目前通常只能在实际使用条件下个别校准。

   3)混合气体的换算和转换系数

   混合气体的换算亦按上式进行，惟其转换系数Fmix按下式合成

   式中V1，V2，...，Yn为各成分气体体积的占有率；F1, F2,... ,F。为各成分气体的转换系数。

▲热式质量流量计

   (3)流体中含有异相和低沸点液体

   气体用仪表，热分布式必须是清洁气体，不能有固相，浸人式则可允有微粒，但均不得含有水汽。测量液体时如混人气泡会产生测量误差。

   由于大部分热式质量流量计要带给流体一定热量，流体温度会升高，如所测液体是低沸点液体，应考虑液体气化问题，必要时选用致冷元件的热式质量流量计。