熱式質(zhì)量流量計(jì)是基于熱量在流體中的傳遞進(jìn)行測(cè)量的，根據(jù)熱力學(xué)原理的不同可以分為熱分布式質(zhì)量流量計(jì)和熱擴(kuò)散式質(zhì)量流量計(jì)兩種。熱分布式質(zhì)量流量計(jì)作為一種非接觸式儀表，適用于小口徑微小流量的測(cè)量；熱擴(kuò)散式質(zhì)量流量計(jì)作為一種插入式儀表，其傳感器放置于管道中間，適用于較大口徑流量的測(cè)量。
1、熱分布式質(zhì)量流量計(jì)
熱分布式質(zhì)量流量計(jì)基于流體流動(dòng)轉(zhuǎn)移熱量從而改變前后管壁溫度分布的原理而工作的，其測(cè)量原理如圖1.1所示。傳感器部分由一個(gè)加熱器和兩個(gè)測(cè)溫元件構(gòu)成，加熱元件布置在管道中間并進(jìn)行恒功率加熱，兩個(gè)測(cè)溫元件對(duì)稱布置在加熱元件的上下游測(cè)量管壁溫度。
當(dāng)流速為零時(shí)，加熱元件兩端溫度分布相同，此時(shí)管壁溫度分布如圖1.2中藍(lán)線所示。當(dāng)流速不為零時(shí)，流體流動(dòng)將上游管壁的熱量傳輸?shù)较掠喂鼙?，從而改變管壁的溫度分布，此時(shí)管壁溫度分布如圖1.2中紅線所示。在一定流量范圍內(nèi)，測(cè)溫元件之間的溫差T與被測(cè)流量Q之間成線性關(guān)系。因此，通過測(cè)量兩個(gè)測(cè)溫元件之間的溫度差便可直接計(jì)算出對(duì)應(yīng)的流量。
熱分布式質(zhì)量流量計(jì)可測(cè)極微小流速且分辨率高，傳感器安裝在管道上且與流體不接觸，避免了流體的壓力損失。此后，在熱分布式質(zhì)量流量計(jì)基礎(chǔ)上，通過改進(jìn)發(fā)展出毛細(xì)管式熱式質(zhì)量流量計(jì)，在其主管道附近增加了一個(gè)直徑小得多的旁路管道，傳感器安裝在此旁路管道上，一部分被測(cè)介質(zhì)通過旁路進(jìn)行流動(dòng)并改變此旁路的溫度分布。
2、熱擴(kuò)散式質(zhì)量流量計(jì)
熱擴(kuò)散式質(zhì)量流量計(jì)基于金氏定律，其傳感器被不銹鋼鋼套包裹并插入到管道中間，一個(gè)傳感器測(cè)量流體的溫度，稱為測(cè)溫探頭，另一個(gè)傳感器被用來加熱，稱為測(cè)速探頭。在流體流速穩(wěn)定時(shí)，流體流動(dòng)帶走的熱量與電路提供的加熱熱量相等實(shí)現(xiàn)熱平衡，根據(jù)加熱功率或探頭之間的溫差與質(zhì)量流量之間的關(guān)系便可計(jì)算出質(zhì)量流量，熱擴(kuò)散式質(zhì)量流量計(jì)的使用與測(cè)量方法如圖1.3所示。
熱擴(kuò)散式質(zhì)量流量計(jì)傳感器無可動(dòng)部件，被測(cè)流體壓力損失較小，可測(cè)流速范圍較大，可以實(shí)現(xiàn)100：1甚至是1000：1的量程比，因而在化工、發(fā)電和通風(fēng)測(cè)量等領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。
根據(jù)測(cè)量方法的不同，熱擴(kuò)散式流量計(jì)又可以分為恒功率和恒溫差型兩種，兩者在傳感器設(shè)計(jì)、信號(hào)調(diào)理電路和信號(hào)處理方法等方面具有較大的差異。
