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质量流量计主要两种测量原理

质量流量计主要分为两种测量原理,一种为科里奥利原理(简称科氏质量流量计),一种为热式质量流量计,其中又以科氏质量流量计较为常用,生产厂家和产品种类也较为丰富。

1、科氏质量流量计

科氏质量流量计有多种外观型式(J形/U形/V形/直管形),根据测量管数量又分为单管式和双管式,但都是基于科里奥利原理进行测量。以U形管流量计为例进行说明:U形测量管两个开口端固定,流体由此流入和流出。U形管顶端装有电磁激振装置用于驱动U形管使其垂直于U形管所在平面方向以O-O为轴按固有频率振动,迫使管内流体在沿管道流动的同时又随测量管做垂直运动,此时流体流体受到科氏力作用。由于流体在U形管两侧的流动方向相反,所以反作用于U形管两侧的科氏力大小相等方向相反,从而使U形管受到一个力矩的作用绕U形管的对称轴产生扭转变形,进而使两直管端A、B将不能同时穿越中心位置Z-Z而存在时间差(相位差)。U形管两端的变形量或相位差与通过测量管的流体质量有确定关系。通过在振动中心位置Z-Z处安装两个位移传感器,测量出U形管两端的相位差,即可确定质量流量。图1为科氏质量流量计测量原理。测量管的钢性、几何结构和测量管内流体质量共同决定了管道装置的固有频率,因而由测量的管道频率可推出流体密度。因操作温度变化会导致测量管钢性变化,进而引起固有频率的变化,因此科氏质量流量计通常还需配置高精度的铂电阻温度传感器,进行温度补偿。

从科氏质量流量计的测量原理可以看出,高精度的科氏流量计不但能够测量真实的质量流量,并且同时能够进行精确的介质密度/温度/体积流量测量,并且具有不受介质粘度影响,量程比大,响应时间短,环境适应性好(-25℃~60℃)等优点。

2、热式质量流量计

热式质量流量计是一种利用热量传递原理测量微小流量的直接式质量流量仪表,即通过测量管中流动中的流体与测量管外的热源之间热量交换关系来计量流量。

热式质量流量计用的最多的有两类,一类式利用流动流体传递热量,改变测量管壁温度分布的热传导分布效应的热分布式流量计;另一类是利用热消散(冷却)效应的金式定律热式流量计。热式质量流量计较多的是用于气体的流量计量,而后逐步开发了基于热分布原理的液体流量计量产品。因其测量原理不同于科氏质量流量计,使其具有几点不同的特性:

(1)热式质量流量计能够测量极微小的流量,小至5g/h(远高于化学药剂注入系统对最小测量能力的需求),量程比20~50∶1。

(2)热式质量温度计需要一定的启动预热时间(10~20min),并且对操作温度有要求(通常在5℃~50℃之间),如果使用环境温度过低还需要增加保温伴热措施。

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