您现在的位置: 网站首页 >  技术文章

热式质量流量计的发展、应用行业和优缺点

热式质量流量计的发展、应用行业和优缺点

热式质量流量计发展
20世纪60年代,美国首先为宇航业所需气体质量控制开发出热式质量流量计正式产品,其后应用于半导体工业的制造设备上,得到很大发展,后又扩展到其他工业应用领域,近年来再工业应用上从测量气体扩大到测量液体。  由于气体热式质量流量计日趋成熟且应用面不断拓宽,国际标准化组织(1SO)已制定有关“规范、检验、安装、运行和校准”气体热式质量流量计的国际标准IS014511:2001。  世界工业发达国家已有众多制造企业生产热式质量流量计和热式流量开关(thermal flowswitch)投放市场,20世纪90年代初中期,世界范围热式质量流量计销售额占流量仪表的3%~8%,年销售台数1.75万~4.5万台。
                 涡轮流量计,气体涡轮流量计,罗茨流量计
热式质量流量计的应用行业
热式质量流量计通过测量气体流经流量计内加热元件时的冷却效应来计量气体流量的。气体通过的测量段内有两个热阻元件,其中一个作为温度检测,另一个作为加热器。温度传感元件用于检测气体温度,加热器则通过改变电流来保持其温度与被测气体的温度之间有一个恒定的温度差。当气体流速增加,冷却效应越大,使须保持热电阻间恒温的电流也越大。此热传递正比于气体质量流量,即供给电流与气体质量流量有一对应的函数关系来反映气体的流量。 
当前热式质量流量计主要应用于测量气体,只有很小部分应用于测量微小液体流量。 
1.热分布式热式质量流量计 
本类仪表适用于测量小流量微小口径的清洁气体,应用于精细制造工艺和微小流量采样控制等。 
(1)半导体工业应用半导体工业曾是热式质量流量计主要服务对象,热式质量流量计是应承半导体业需求的推动而得到蓬勃发展,应用于扩散、氧化、外延、等离子刻蚀、溅射等工艺设备中,测量和控制超净气体或腐蚀/有害气体流量,如氢、氨、氟化氢、三氟化氮、氧化氮、砷化三氢、磷化氢等,1995年世界范围内半导业仍购置了三千余万美元的热式质量流量计,约占热式流量仪表市场的1/3。 
(2)分析仪器采样气体测量气体色潜仪和环境保护等分析仪器气体取样量或大气采集量所用的配套用流量仪表,原常用浮子流量计,现在凡要求较高者渐被气体热式质量流量计所代替,其应用非常普遍。 
(3)机械构件密封性测试和尺寸精密测量例如测量阀门等机械构件气密性指标中的气体泄漏量,测量小孔尺寸和过滤材料透气性测试等。 
(4)化工、石油等流程工业微型试验装置中微小气体流量的测量和控制 
(5)其他应用:光导纤维制造;电厂氢冷发电机氢气补给量测量;燃烧喷嘴天然气流量测量与控制;热处理炉保护气或渗碳气充气量;医学保健氧气或麻醉剂气流量控制等。 
2.热消散效应侵入式(或插入式)热式质量流量计 
该类仪表应用于较大管径,除测量洁净气体外还可测量存在一些尘粒的粗放气体,如烟道气等。 
(1)取暖通风空调业 在国外暖通业也是热式气体流量计的主要服务对象,包括有无流通的监控(流量开关)和通风量的测量控制(流量计)。
(2)公用事业给水和污水治理应用于给水工业的原水水处理杀菌净化过程中氯气、臭氧和氨气等流量测量和控制;污水治理;曝气净化过程中空气和处理过程中产生气体的测量控制。 
(3)能源工业应用于测量天然气、锅炉通风鼓风空气、储罐管线排气等。在煤粉/空气配比过程中,测量和控制空气流量。 
(4)气体连续排放监控(CEM)环境保护要求控制锅炉燃烧烟道气中S02和NO的排放总量,由流量仪表和分析仪器等组成CEM(continous emission monitoring)系统进行测量。
(5)其他工业应用如水泥业竖式磨粉排放热气、燃料电池工厂各种气体等。 
3.微小液体流量测量 
微小液体热式流量计应用于化学、石油化工、医药食品等流程工业实验性装置。例如,药液系统中定流量配比控制、液化气注入过程中流量测量和控制。测量高压丙烷、丁烷、液氨、CO2等液态气体。由于测量原理上液体加热温升不高,或是对液体冷却,因此十分适合测量液化气体和易汽化液体。 
热式流量仪表除了输出连续量的热式质量流量计外,还有另一分支一热式流量开关。流量开关也有称作流动替续器(flowrelay),它主要在流量超过上限(或下限)时,发出两位控制信号,有些流量开关的流量上,下限值还可由用户内行设定,流量开关主要用于空调、通风、水/风冷却、润滑油等系统的保护监控。
热式质量流量计优缺点
优点

(1)能测量极低流速和微小流量;能测低压气体流量,甚至是真空状的分子流。 
(2)无活动部件,可靠性高。
(3)无压力损失或压力损失很小。基型热分布式热式质量流量计无阻流元件,不存在测量引起的压力损失;带分流管热分布式TMF和侵入式TMF虽有阻流件,压力损失也不大。 
(4)测量气体流量时,常以标准状态下的体积流量单位表示,介质温度/压力变化几乎不影响所测量值。若标准状态下密度恒定(即组分不变),则类似于质量流量。 
(5)仪表系数随气体种类或混合气体组分而变,不能测量质量热容(比热容)变化的流体。因气体种类或组分改变,其定压比热容Jp和热传导系数随之而变,影响测量值。更不能用于混相流体或可能产生相变流体。 
(6)热分布式TMF用于CO、N2、02等接近理想气体的双原子气体,可直接用空气校验。
缺点
(1)对于热分布式热质量流量计,被测气体若在管壁沉积垢层影响测量值,必须定期清洗;对细管型仪表更有易堵塞的缺点,一般情况下不能使用
(2)对脉动流在使用上将受到限制
(3)液体用热式质量流量计对于粘性液体在使用上亦受到限制

点击次数:  更新时间:2018-07-31 10:13:10  【打印此页】  【关闭