气体流量的测量是工业生产过程、科学实验计量的重要参数,是能源计量的重要组成部分。它对于保证产品质量,提高生产效率,节约能源都有很重要的作用。目前,测量气体流量的仪表种类繁多,但大部分都不能直接测得质量流量。而热式气体质量流量计能够直接测量质量流量,而且不随温度和压力的变化而失准,不需要温度和压力补偿。国内对热式质量流量计的研究起步较晚,以前市场上大部分产品都是进口的,价格昂贵。因此国产热式气体质量流量计逐浙发展，技术也稳步成熟起来。
一、插入式热式质量流量计原理
插入式热式质量流量计是利用流体流过外热源加热的管道时产生的温度场变化来测量流体质量的流量计,其结构原理如图1所示。两圆柱形探头S1和S2分别置于气流中,其中探头S1含有加热器,用来测量被加热气体带走热量后探头壁面的温度Tw,另一参考探头S2测量来流温度Too。
气流经过圆柱探头的流动模型如图2所示,探头局部表面传热系数变化比较复杂,但其平均表面传热系数渐变规律却比较明显。插入式热式质量流量计传感元件由两个插入流体管道中的圆柱形探头构成。被加热探头里面含有一个加热器,在靠近壁面附近布置一个温差热电偶并用导热系数与密度之比较大的石墨填充。参考探头内布置一个热电偶并用石墨填充。为更好的进行动态测量,所用热电偶均采用直径为0.1mmK。
传感元件的制作会影响流量计的性能,加热器偏心地插入不锈钢圆柱外壳的截面图,可以看出,加热器偏心时,各个方向的石墨填充厚度不同,传热热阻也不同,改变了加热器向圆柱外壳周围的传热分布,从而影响流量计的精度。填充物质的密度和比热容越小,流量计的响应速度则越快。热电偶丝的直径越小,其时间常数也越小,越能迅速反映出测量温度的变动。热电偶布置点的不同,测量的壁面温度也不同,但这只影响流量计的标定而不会影响其精度。
二、实验结论
(1)填充物质的性能会影响流量计的响应速度,本流量计采用导热系数与密度之比较大的石墨有效地提高了流量计的响应速度。
(2)质量流量表达式，适用范围广、形式简单,而且能够准确地计算流量值。
(3)流量计具有较好的重复性和工程精度,能够应用于气体质量流量的准确测量。