[发明专利]一种新型微流量热分布式质量流量计

说明书

技术领域

本发明涉及测量技术领域，特别是一种新型微流量热分布式质量流量计。

背景技术

热式质量流量计（ThermalMassFlow----TMF)，利用流动中的流体与热源（流体中外加热的物体或测量管外加热体）之间热量交换关系来测量流量的仪表。TMF用的最多的有两类（用于气体测量）：1.热分布式流量计（thermalprofileflowmeter)，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。这种质量流量计，曾称量热式流量计。2.金氏定律热式流量计（King’slawTMF)利用热消散（冷却）效应。这种流量计由于在结构上检测元件伸入测量管内，也称浸入型（immersiontype）或侵入型（intrusiontype）。按照热式质量流量计的原理，有的公司也推出了适用于液体微小流量测量的TMF。

冷却效应的插入式TMF国外近年在环境保护和流程工程工业中应用发展迅速。例如：水泥工业竖式磨粉机排放热气流量控制、煤粉燃烧过程粉/气配比控制、污水处理发生的气体流量测量，燃料电池工厂各种气体流量测量等等。大管道用还有径向分段排列多组检测元件组成的插入检测杆，应用于锅炉进风量控制以及烟囱烟道排气监测SO2和NO2排放总量。

液体微小流量TMF应用于化学、石油化工、食品等流程工业实验性装置。如液化气流量测量，注入过程中控制流量；高压泵流量控制的反馈量；药液配比系统定流量配比控制；还有在色谱仪等仪器上用作定量液取样控制以及用于动物实验麻醉液流量测量等等。

目前通用的气体流量计的原理是在管壁外设置热源，利用气体的流动的传热关系，测量热源上被气体分子带走的热量，从而得到对应流过的气体分子质量从而计算单位时间内的气体流量。现有的气体流量计一般进采用一个测量用的传感器，而实际测量过程中，气体的温度、压力等各种因素会对气体的传热系数产生影响，从而使测量零点发生漂移，造成了测量精度的降低。

在现代工业生产和科学实验中，为了有效地进行生产操作和控制工艺流程中各种物质的配比、监视管道输料系统的运行情况及进行油、气、水等能源的计量与经济核算，需要测量这些生产过程中各种介质的物理参数。其中，流体的流量是经常测量和控制的参数之一。为了满足社会的需要，经过人们的不懈努力，基于不同物理规律所开发的流量测量方法及装置已达一百多种。

TMF的特点——优点：1.可测微小流量，热分布式TMF可测量低流速（气体0.02~2m/s）微小流量；浸入式TMF可测量低~中偏高流速（气体2~60m/s）；插入式TMF适合于大管径；2.无活动部件；3.压力损失小，无分流管式的热分布式仪表无阻流件，压力损失很小；带分流管的热分布式仪表和浸入型仪表，虽在测量管道中置有阻流件，但压力损失也不大；4.热分布式仪表用于H2、N2、O2、CO、NO等接近理想气体的双原子气体，不必用这些气体专门标定。直接用空气标定的仪表，实验证明差别仅2%左右，用于Ar、He等单原子气体则乘系数1.4即可；用于其他气体可用比热容换算，但偏差可能稍大些（气体的比热容会随着压力温度而变，但在所使用的温度压力附近不大的变化可视为常数）。缺点：①响应慢；②被测气体组份变化较大的场所，因cp值和热导率变化，测量值会有较大变化而产生误差。③对于小流量，仪表会给被测气体带来相当的热量。对于热分布式TMF，被测气体若在管壁沉积垢层影响测量值，必须定期清洗；细管型仪表易堵。④对脉动流在使用上受到限制。液体用TMF对于粘性液体在使用上受到限制。

液体的质量流量是工业测量中及其重要的参数，随着液体系统向微小化方向的发展，对微流量质量流量计的需求也越来越多，但是常用的流量计难以直接应用于微流量测量系统中，测量的自动化程度不高、操作复杂。在一些特殊环境比如狭小空间、功率有限、微小流量即低流速(Ⅸl州s)、微小管道(壁厚1mm，内径由4mm)，宽温度范围(0℃～200℃)，传统的热分布式质量流量计无法进行测量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足而提供一种新型微流量热分布式质量流量计，本发明没有可动部件、结构简单、维护方便，而且简化了测量过程，易于测量降低了成本，适合于液体微小流量的测量。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：