5分鐘快速了解氣體質(zhì)量流量計(jì)核心原理

在工業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、科研實(shí)驗(yàn)等眾多領(lǐng)域，精確測(cè)量氣體流量至關(guān)重要，氣體質(zhì)量流量計(jì)就是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的關(guān)鍵設(shè)備。它能夠直接測(cè)量氣體的質(zhì)量流量，無(wú)需額外進(jìn)行溫度和壓力補(bǔ)償，為各種應(yīng)用場(chǎng)景提供了準(zhǔn)確可靠的數(shù)據(jù)支持。

一、氣體質(zhì)量流量計(jì)的定義與作用

氣體質(zhì)量流量計(jì)是一種用于測(cè)量單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)管道某一截面的氣體質(zhì)量的儀器。與體積流量計(jì)不同，它不受氣體溫度和壓力變化的影響，能直接給出氣體的質(zhì)量數(shù)值，單位通常是千克每小時(shí)（kg/h）或標(biāo)準(zhǔn)立方米每小時(shí)（Nm³/h，經(jīng)溫度壓力換算后的體積流量對(duì)應(yīng)的質(zhì)量流量表示）。在化工生產(chǎn)中，精確控制氣體原料的投入量對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和反應(yīng)效率起著決定性作用；在燃?xì)庥?jì)量領(lǐng)域，準(zhǔn)確測(cè)量燃?xì)獾馁|(zhì)量流量能保障公平交易和能源合理利用；在航空航天領(lǐng)域，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒所需氣體流量的精確監(jiān)測(cè)更是確保飛行安全的關(guān)鍵。

二、核心原理大揭秘

（一）熱式原理——感受熱量傳遞的“智慧”

熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)應(yīng)用最為廣泛，它基于熱擴(kuò)散現(xiàn)象來(lái)測(cè)量流量。其內(nèi)部通常有兩個(gè)關(guān)鍵部件：加熱元件和溫度傳感器。加熱元件被恒定功率加熱，使其溫度高于周圍氣體溫度。當(dāng)氣體靜止時(shí)，熱量會(huì)均勻地向周圍氣體擴(kuò)散，溫度傳感器檢測(cè)到的溫度穩(wěn)定在一個(gè)特定值。而當(dāng)氣體開(kāi)始流動(dòng)時(shí)，流動(dòng)的氣體會(huì)將熱量從加熱元件處帶走，導(dǎo)致加熱元件周圍溫度分布發(fā)生變化。溫度傳感器檢測(cè)到溫度下降，并且溫度下降的幅度與氣體的質(zhì)量流量成正比。通過(guò)精確測(cè)量溫度的變化量，經(jīng)過(guò)內(nèi)部電路和算法處理，就能得出氣體的質(zhì)量流量。

舉個(gè)例子，在一個(gè)通風(fēng)管道中安裝熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)，當(dāng)管道內(nèi)沒(méi)有氣體流動(dòng)時(shí)，加熱元件溫度穩(wěn)定，溫度傳感器顯示一個(gè)固定值。一旦通風(fēng)系統(tǒng)啟動(dòng)，氣體開(kāi)始流動(dòng)，熱量被帶走，溫度傳感器檢測(cè)到溫度降低，流量計(jì)根據(jù)溫度降低的程度計(jì)算出此時(shí)通過(guò)管道的氣體質(zhì)量流量。

（二）科里奧利原理——利用科里奧利力的“巧思”

科里奧利質(zhì)量流量計(jì)利用了科里奧利力這一物理現(xiàn)象。它主要由振動(dòng)管道和驅(qū)動(dòng)、檢測(cè)系統(tǒng)組成。振動(dòng)管道在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的作用下以一定頻率振動(dòng)，當(dāng)管道內(nèi)沒(méi)有氣體流動(dòng)時(shí)，管道各部分的振動(dòng)狀態(tài)是均勻?qū)ΨQ的。然而，當(dāng)氣體在管道內(nèi)流動(dòng)時(shí)，流動(dòng)的氣體與振動(dòng)的管道相互作用，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)與氣體質(zhì)量流量成正比的科里奧利力。這個(gè)力會(huì)使管道發(fā)生扭曲變形，導(dǎo)致管道兩端的振動(dòng)相位發(fā)生變化。檢測(cè)系統(tǒng)能夠精確測(cè)量出這種相位差，通過(guò)特定的算法將相位差轉(zhuǎn)換為氣體的質(zhì)量流量。

想象一下，一根水平放置的彈性管道在中間被驅(qū)動(dòng)做上下振動(dòng)，當(dāng)管道內(nèi)沒(méi)有氣體時(shí)，管道兩端同步上下振動(dòng)。但如果管道內(nèi)有氣體流動(dòng)，氣體就像一個(gè)“隱形的手”，在管道振動(dòng)過(guò)程中施加一個(gè)額外的力，使得管道兩端不再同步振動(dòng)，出現(xiàn)相位差，流量計(jì)就是通過(guò)測(cè)量這個(gè)相位差來(lái)計(jì)算氣體流量的。

（三）差壓原理——借助壓力變化的“洞察”

差壓式氣體質(zhì)量流量計(jì)基于伯努利方程和流體連續(xù)性方程，通過(guò)測(cè)量流體在管道中流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的差壓來(lái)計(jì)算流量。它通常由節(jié)流裝置（如孔板、噴嘴、文丘里管等）和差壓變送器組成。當(dāng)氣體流經(jīng)節(jié)流裝置時(shí)，由于節(jié)流裝置的局部收縮，氣體的流速會(huì)增加，而壓力會(huì)降低，在節(jié)流裝置前后會(huì)產(chǎn)生一個(gè)壓力差。這個(gè)壓力差與氣體的質(zhì)量流量存在一定的函數(shù)關(guān)系，通過(guò)測(cè)量差壓值，并結(jié)合氣體的密度等參數(shù)，經(jīng)過(guò)計(jì)算就能得到氣體的質(zhì)量流量。

以孔板為例，在管道中安裝一塊帶有孔的孔板，當(dāng)氣體通過(guò)孔板時(shí)，在孔板前后形成壓力差。差壓變送器測(cè)量出這個(gè)壓力差，并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)傳輸給流量計(jì)算單元，計(jì)算單元根據(jù)預(yù)先設(shè)定的公式和參數(shù)，計(jì)算出通過(guò)管道的氣體質(zhì)量流量。

三、不同原理流量計(jì)的特點(diǎn)對(duì)比

氣體質(zhì)量流量計(jì)通過(guò)不同的核心原理實(shí)現(xiàn)了對(duì)氣體質(zhì)量流量的精確測(cè)量。在實(shí)際應(yīng)用中，我們需要根據(jù)具體的測(cè)量需求、氣體特性、預(yù)算等因素，選擇合適原理和型號(hào)的流量計(jì)，以確保測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。如想了解更多流量計(jì)相關(guān)信息或者流量計(jì)選型，可咨詢艾絲特流量計(jì)廠家技術(shù)客服：180 1926 2426（微信同號(hào)）獲取幫助。