气体流量测量是在工业过程中 为常见的问题,在测控的领域占有重要的地位,混合气体的组分变化以及温度和压力变化等对于流量的检测都非常的不利,而采取热式气体流量测量的方法能够有效的达到测量的目的,这一方法是基于热传递原理的直接式质量流量测量的方法,在当前的工业生产过程中有着广泛的应用。
在当前的工业生产过程当中对于质量流量应用 为广泛的是在液体质量流量的范围内,气体质量流量的测量主要是通过测取气体温度来检测质量流量,是属于量热式。以往对气体质量流量的测量都是采取体积流量测量以及密度测试两者相结合的方式,在一系列的繁琐计算之后才能够得到质量值,在密度以及体积两者的测试过程中会受到诸多因素的影响而发生一些偏差,所以在热式质量流量的测量的应用上能够弥补这些缺陷。在热式气体质量流量测量的原理主要是根据热传递的原理,在热式气体流量的测量过程中,传感元件有多种形式的传热,其中有强迫对流传热以及自然对流传热,辐射传热以及导热传热。在强迫对流传热方面由于传感元件在测量气体流动而造成的温度变化来反映气体的质量流量的,故此气体流动的时候会产生强迫对流传热对传感元件换热影响 ,有着重要的作用1.在自然对流传热方面气体从传感元件的表面通过自然对流换热,在传感元件中强迫对流传热以及自然对流传热两者是共同存在的,在这一过程中起主要作用的是强迫对流传热,在空气流速低以及静止的时候自然对流传热才能够有起到用。在导热传热方面由于对流换热的存在对于气流以及支撑件导热可以忽略,在辐射传热方面传感元件以及流体间温差<200℃热辐射比较小,而热传导在设计传感器时已经将传热值减到了 ,所以在气流静止的时候,空气的自然对流换热会达到热平衡,在气流流动的时候传感电阻和气流换热会以强迫对流为主要的形式。
二、气体流量测量当中的问题分析
在气体流量的技术上比较的复杂,故此在实际的操作过程中就会存在一些问题其中在气体的体积是压力以及温度的函数,会在压力以及介质温度的作用下而发生变化,而气体的质量不会随着时间以及压力和温度的变化而发生变化,在当前的体积质量流量计已经不能满足实际的需求同时在测量的管径不断增大的同时,对于压损也在进一步的增大,这时候就在运行的费用上大大的增加了,还有就是气体流量的测量动态性还存在一些缺陷,热式气体流量计虽然在响应速度上比较高,而在汽车这些应用的领域还有待改进提高。而在测量方法过程中,温压补偿还需要得到解决改善,在测量的 度方面需要进一步的提高。
三、热式气体质量测量系统的结构设计探究
在热式气体质量测量系统方面 为重要的就是传感器,这也是和热传递原理有着密切的关系,气体质量流量传感器的系统结构主要是由检测杆以及热膜探头ST0和二次仪表所构成,如下图1所示。
在这一系统当中,热膜探头是集成的,主要就是测量铂电阻以及补偿铂电阻串联组合集成在一片底层厚度为0.15毫米的陶瓷基片上。在温度在零摄氏度的时候电阻为45欧姆而在零摄氏度的探头电阻为1200欧姆,在两个电阻是通过三根低阻导线所引出的。在传感器的监测口的确定方面是通过GAMBIT这一软件来对所研究的传感器流场进行的=三维建模在管道的口径方面为二十五毫米,管中小圆柱体直径为八毫米,小圆柱体开矩形孔是防止热膜探头所用,在矩形宽堵上分别是三毫米、四毫米、五毫米,高度为十毫米(3。在模型网格划分之后在 GAMBIT当中的边界条件设置成小圆柱体以及管道壁面,在入口条件的设置上设置成速度入口而出口就设置成压力出口。在气体流量所进行测量的电路主要有气体流量传感电路以及同相放大电路和差动放大电路、电流输出电路等,在热膜探头接入传感器的电路之后把气体流量的信号转变成电压信号,经过差动放大电路以及同相放大电路之后送入MSP430单片机的十二位AD通道,然后再依据采集的电压信号得出气体质量流量,在显示器上进行显示,在根据用户的需求来输出四到二十毫安的电流。在这一方面的系统设计上,对于温控型的气体测量系统也要能够进行改善,从而提高对气体质量流量的测量精度。
四、结束语
总而言之,对于
热式气体质量流量的测量方法以及系统的研究在当前的发展中比较的重要,在不同的气体传热系数也会不同,而热式测量的方法对于不同的气体质量流量的测量要有实际的气体标定,通过气体传感器对于不同的气体进行识别,从而有效的实现对于气体流量的测量。