熱式流量計工作原理詳解
2025-08-12
熱式流量計（Thermal Mass Flow Meter）是一種基于熱傳導原理測量氣體或液體質量流量的儀表，廣泛應用于工業、環保、能源等領域。其核心原理是通過測量流體吸收的熱量來計算流量，無需溫度或壓力補償，直接輸出質量流量數據。
工作原理
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熱擴散原理：
傳感器包含兩個溫度傳感器（一個加熱，一個參考）。流體流經加熱元件時會帶走熱量，導致加熱元件溫度降低，流量越大，溫差變化越明顯。通過測量溫差或維持溫差所需的加熱功率，可計算出質量流量。-
恒功率法：保持加熱功率恒定，測量溫差與流量的關系。
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恒溫差法：保持溫差恒定，通過調節加熱功率來反映流量。
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King’s Law（金氏定律）：
Q=(A+Bv)⋅ΔTQ=(A+Bv?)⋅ΔT
適用于氣體流量測量，加熱元件的熱損失與流體流速的平方根成正比，數學關系為：其中 QQ 為加熱功率，vv 為流速，A/BA/B 為常數，ΔTΔT 為溫差。
主要類型
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插入式：
傳感器直接插入管道，適合大管徑氣體測量（如煙道氣、壓縮空氣）。 -
管段式：
集成在管道中，適用于小管徑或潔凈流體（如半導體行業氣體）。 -
毛細管式：
用于微小流量測量（如實驗室、醫療氣體）。
特點與優勢
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直接測量質量流量：無需額外補償，簡化系統設計。
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低壓損：無機械阻擋部件，減少能量損失。
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高靈敏度：適合低流速或微小流量檢測（可低至0.01 m/s）。
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寬量程比：通常可達100:1，適應流量波動大的場景。
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適用氣體種類多：可校準特定氣體（如氫氣、甲烷等）。
局限性
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介質依賴性：需校準特定氣體的熱物性（比熱容、導熱系數）。
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不適用于液體混氣或臟污介質：顆粒物可能污染傳感器。
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溫度影響：極端溫度環境需特殊設計。
典型應用
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工業氣體監測：壓縮空氣、氮氣、氧氣等。
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環保：煙氣排放、沼氣流量測量。
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能源：天然氣管道、氫氣燃料電池。
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半導體制造：高純度氣體控制。
選型注意事項
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介質性質：氣體成分、潔凈度、濕度。
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流量范圍：確保工作流量在量程的10%~90%內。
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管道條件：管徑、安裝方向（水平/垂直）。
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輸出信號：模擬（4-20mA）、數字（RS485、HART等）。
常見品牌與型號
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SIEMENS（SITRANS FUE系列）
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Bronkhorst（適用于微小流量）
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艾絲特儀表（ATMF系列）
熱式流量計因其結構簡單、響應快，在氣體測量中優勢顯著，但需根據具體工況合理選型以確保精度和壽命。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。
