5分鐘快速了解氣體質量流量計核心原理

在工業生產、環境監測、科研實驗等眾多領域，精確測量氣體流量至關重要，氣體質量流量計就是實現這一目標的關鍵設備。它能夠直接測量氣體的質量流量，無需額外進行溫度和壓力補償，為各種應用場景提供了準確可靠的數據支持。

一、氣體質量流量計的定義與作用

氣體質量流量計是一種用于測量單位時間內通過管道某一截面的氣體質量的儀器。與體積流量計不同，它不受氣體溫度和壓力變化的影響，能直接給出氣體的質量數值，單位通常是千克每小時（kg/h）或標準立方米每小時（Nm³/h，經溫度壓力換算后的體積流量對應的質量流量表示）。在化工生產中，精確控制氣體原料的投入量對產品質量和反應效率起著決定性作用；在燃氣計量領域，準確測量燃氣的質量流量能保障公平交易和能源合理利用；在航空航天領域，對發動機燃燒所需氣體流量的精確監測更是確保飛行安全的關鍵。

二、核心原理大揭秘

（一）熱式原理——感受熱量傳遞的“智慧”

熱式氣體質量流量計應用最為廣泛，它基于熱擴散現象來測量流量。其內部通常有兩個關鍵部件：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。當氣體靜止時，熱量會均勻地向周圍氣體擴散，溫度傳感器檢測到的溫度穩定在一個特定值。而當氣體開始流動時，流動的氣體會將熱量從加熱元件處帶走，導致加熱元件周圍溫度分布發生變化。溫度傳感器檢測到溫度下降，并且溫度下降的幅度與氣體的質量流量成正比。通過精確測量溫度的變化量，經過內部電路和算法處理，就能得出氣體的質量流量。

舉個例子，在一個通風管道中安裝熱式氣體質量流量計，當管道內沒有氣體流動時，加熱元件溫度穩定，溫度傳感器顯示一個固定值。一旦通風系統啟動，氣體開始流動，熱量被帶走，溫度傳感器檢測到溫度降低，流量計根據溫度降低的程度計算出此時通過管道的氣體質量流量。

（二）科里奧利原理——利用科里奧利力的“巧思”

科里奧利質量流量計利用了科里奧利力這一物理現象。它主要由振動管道和驅動、檢測系統組成。振動管道在驅動系統的作用下以一定頻率振動，當管道內沒有氣體流動時，管道各部分的振動狀態是均勻對稱的。然而，當氣體在管道內流動時，流動的氣體與振動的管道相互作用，會產生一個與氣體質量流量成正比的科里奧利力。這個力會使管道發生扭曲變形，導致管道兩端的振動相位發生變化。檢測系統能夠精確測量出這種相位差，通過特定的算法將相位差轉換為氣體的質量流量。

想象一下，一根水平放置的彈性管道在中間被驅動做上下振動，當管道內沒有氣體時，管道兩端同步上下振動。但如果管道內有氣體流動，氣體就像一個“隱形的手”，在管道振動過程中施加一個額外的力，使得管道兩端不再同步振動，出現相位差，流量計就是通過測量這個相位差來計算氣體流量的。

（三）差壓原理——借助壓力變化的“洞察”

差壓式氣體質量流量計基于伯努利方程和流體連續性方程，通過測量流體在管道中流動時產生的差壓來計算流量。它通常由節流裝置（如孔板、噴嘴、文丘里管等）和差壓變送器組成。當氣體流經節流裝置時，由于節流裝置的局部收縮，氣體的流速會增加，而壓力會降低，在節流裝置前后會產生一個壓力差。這個壓力差與氣體的質量流量存在一定的函數關系，通過測量差壓值，并結合氣體的密度等參數，經過計算就能得到氣體的質量流量。

以孔板為例，在管道中安裝一塊帶有孔的孔板，當氣體通過孔板時，在孔板前后形成壓力差。差壓變送器測量出這個壓力差，并將其轉換為電信號傳輸給流量計算單元，計算單元根據預先設定的公式和參數，計算出通過管道的氣體質量流量。

三、不同原理流量計的特點對比

氣體質量流量計通過不同的核心原理實現了對氣體質量流量的精確測量。在實際應用中，我們需要根據具體的測量需求、氣體特性、預算等因素，選擇合適原理和型號的流量計，以確保測量結果的準確性和可靠性。如想了解更多流量計相關信息或者流量計選型，可咨詢艾絲特流量計廠家技術客服：180 1926 2426（微信同號）獲取幫助。