手機版
化工儀器網(wǎng)手機版
化工儀器網(wǎng)小程序
官方微信
公眾號：chem17
掃碼關注視頻號
傳統(tǒng)的天然氣流量計主要采用容積計量，容易受天然氣壓力和溫度的影響，而且不能反映天然氣的成分變化(質(zhì)量變化)。 另外，現(xiàn)有計量儀表不能很好地計量出較小的流量， 對較大的流量又存在飽和等問題，嚴重影響了計量的準確性。 本文介紹一種根據(jù)傳熱原理，基于mems技術的傳感器系統(tǒng)。 利用mems技術設計的傳感器系統(tǒng)體積小、測量準確度高、誤差小，可以測量管道內(nèi)氣體的質(zhì)量流量。 通過fluent仿真技術對流場進行仿真，通過對傳感器不同插入位置的仿真，找到管道內(nèi)的*測量位置，并通過實驗驗證仿真結(jié)果，保證仿真結(jié)果的準確性， 提高傳感器的測量準確度。
一、熱式氣體質(zhì)量流量計設計原理
熱式氣體質(zhì)量流量計的測量原理多種多樣，本文介紹的是一種采用熱擴散原理，基于金氏定律，結(jié)合現(xiàn)代微電子技術，設計出的新型的熱式氣體質(zhì)量流量計。 其工作原理如圖1所示。
它有兩個分別置于氣流中的鉑電阻溫度傳感器探頭s1和s2，其中探頭s1測氣體氣流溫度tf，另一探頭s2置于恒熱源旁邊，檢測被氣體帶走熱量后的溫度tw。當氣體流態(tài)穩(wěn)定時，探頭與周圍介質(zhì)處于近似熱平衡狀態(tài)，此時的系統(tǒng)熱平衡方程為
式中：h———電流對熱探頭s2的加熱值;q1———熱探頭與流體間的對流換熱;q2———熱探頭向測量桿構(gòu)架的導熱量;q3———熱探頭向周圍輻射的熱量。
利用傳熱學理論，結(jié)合熱式氣體質(zhì)量流量計工作的場合，對于實際熱交換過程，對流換熱q1是整個熱交換過程的關鍵，在誤差允許的范圍內(nèi)，導熱量q2和輻射熱量q3均可忽略不計。 則式(1)可簡化為
基于金式定律，達到熱平衡時，對流引起的熱耗散為q可以用式(3)表示：
式中：l和d———熱電阻絲的長度和直徑;ρ、cp、v、k———氣流的密度、定壓比熱、流速和導熱系數(shù)。
式(3)可改寫為
對于一定的流量計和一定的被測介質(zhì)，a、b均為常數(shù)。
熱電阻絲單位時間內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱為
保持(tw-tf)不變，r為常數(shù) ，則電流i就是計算質(zhì)量流量的參數(shù)， 電流i的平方i2與質(zhì)量流量的平方根成正比， 電流i又可以通過輸出的加熱電壓u得到。 因此，保持溫度差不變，通過測量電壓u便可得到氣體的質(zhì)量流量。
一、熱式氣體質(zhì)量流量計設計原理
熱式氣體質(zhì)量流量計的測量原理多種多樣，本文介紹的是一種采用熱擴散原理，基于金氏定律，結(jié)合現(xiàn)代微電子技術，設計出的新型的熱式氣體質(zhì)量流量計。 其工作原理如圖1所示。
它有兩個分別置于氣流中的鉑電阻溫度傳感器探頭s1和s2，其中探頭s1測氣體氣流溫度tf，另一探頭s2置于恒熱源旁邊，檢測被氣體帶走熱量后的溫度tw。當氣體流態(tài)穩(wěn)定時，探頭與周圍介質(zhì)處于近似熱平衡狀態(tài)，此時的系統(tǒng)熱平衡方程為
式中：h———電流對熱探頭s2的加熱值;q1———熱探頭與流體間的對流換熱;q2———熱探頭向測量桿構(gòu)架的導熱量;q3———熱探頭向周圍輻射的熱量。
利用傳熱學理論，結(jié)合熱式氣體質(zhì)量流量計工作的場合，對于實際熱交換過程，對流換熱q1是整個熱交換過程的關鍵，在誤差允許的范圍內(nèi)，導熱量q2和輻射熱量q3均可忽略不計。 則式(1)可簡化為
基于金式定律，達到熱平衡時，對流引起的熱耗散為q可以用式(3)表示：
式中：l和d———熱電阻絲的長度和直徑;ρ、cp、v、k———氣流的密度、定壓比熱、流速和導熱系數(shù)。
式(3)可改寫為
對于一定的流量計和一定的被測介質(zhì)，a、b均為常數(shù)。
熱電阻絲單位時間內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱為
保持(tw-tf)不變，r為常數(shù) ，則電流i就是計算質(zhì)量流量的參數(shù)， 電流i的平方i2與質(zhì)量流量的平方根成正比， 電流i又可以通過輸出的加熱電壓u得到。 因此，保持溫度差不變，通過測量電壓u便可得到氣體的質(zhì)量流量。
免責聲明
- 凡本網(wǎng)注明“來源：化工儀器網(wǎng)”的所有作品，均為浙江興旺寶明通網(wǎng)絡有限公司-化工儀器網(wǎng)合法擁有版權或有權使用的作品，未經(jīng)本網(wǎng)授權不得轉(zhuǎn)載、摘編或利用其它方式使用上述作品。已經(jīng)本網(wǎng)授權使用作品的，應在授權范圍內(nèi)使用，并注明“來源：化工儀器網(wǎng)”。違反上述聲明者，本網(wǎng)將追究其相關法律責任。
- 本網(wǎng)轉(zhuǎn)載并注明自其他來源（非化工儀器網(wǎng)）的作品，目的在于傳遞更多信息，并不代表本網(wǎng)贊同其觀點和對其真實性負責，不承擔此類作品侵權行為的直接責任及連帶責任。其他媒體、網(wǎng)站或個人從本網(wǎng)轉(zhuǎn)載時，必須保留本網(wǎng)注明的作品第一來源，并自負版權等法律責任。
- 如涉及作品內(nèi)容、版權等問題，請在作品發(fā)表之日起一周內(nèi)與本網(wǎng)聯(lián)系，否則視為放棄相關權利。
采購中心