5分鐘快速了解氣體質(zhì)量流量計核心原理

在工業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境監(jiān)測、科研實驗等眾多領(lǐng)域，精確測量氣體流量至關(guān)重要，氣體質(zhì)量流量計就是實現(xiàn)這一目標(biāo)的關(guān)鍵設(shè)備。它能夠直接測量氣體的質(zhì)量流量，無需額外進(jìn)行溫度和壓力補(bǔ)償，為各種應(yīng)用場景提供了準(zhǔn)確可靠的數(shù)據(jù)支持。

一、氣體質(zhì)量流量計的定義與作用

氣體質(zhì)量流量計是一種用于測量單位時間內(nèi)通過管道某一截面的氣體質(zhì)量的儀器。與體積流量計不同，它不受氣體溫度和壓力變化的影響，能直接給出氣體的質(zhì)量數(shù)值，單位通常是千克每小時（kg/h）或標(biāo)準(zhǔn)立方米每小時（Nm³/h，經(jīng)溫度壓力換算后的體積流量對應(yīng)的質(zhì)量流量表示）。在化工生產(chǎn)中，精確控制氣體原料的投入量對產(chǎn)品質(zhì)量和反應(yīng)效率起著決定性作用；在燃?xì)庥嬃款I(lǐng)域，準(zhǔn)確測量燃?xì)獾馁|(zhì)量流量能保障公平交易和能源合理利用；在航空航天領(lǐng)域，對發(fā)動機(jī)燃燒所需氣體流量的精確監(jiān)測更是確保飛行安全的關(guān)鍵。

二、核心原理大揭秘

（一）熱式原理——感受熱量傳遞的“智慧”

熱式氣體質(zhì)量流量計應(yīng)用最為廣泛，它基于熱擴(kuò)散現(xiàn)象來測量流量。其內(nèi)部通常有兩個關(guān)鍵部件：加熱元件和溫度傳感器。加熱元件被恒定功率加熱，使其溫度高于周圍氣體溫度。當(dāng)氣體靜止時，熱量會均勻地向周圍氣體擴(kuò)散，溫度傳感器檢測到的溫度穩(wěn)定在一個特定值。而當(dāng)氣體開始流動時，流動的氣體會將熱量從加熱元件處帶走，導(dǎo)致加熱元件周圍溫度分布發(fā)生變化。溫度傳感器檢測到溫度下降，并且溫度下降的幅度與氣體的質(zhì)量流量成正比。通過精確測量溫度的變化量，經(jīng)過內(nèi)部電路和算法處理，就能得出氣體的質(zhì)量流量。

舉個例子，在一個通風(fēng)管道中安裝熱式氣體質(zhì)量流量計，當(dāng)管道內(nèi)沒有氣體流動時，加熱元件溫度穩(wěn)定，溫度傳感器顯示一個固定值。一旦通風(fēng)系統(tǒng)啟動，氣體開始流動，熱量被帶走，溫度傳感器檢測到溫度降低，流量計根據(jù)溫度降低的程度計算出此時通過管道的氣體質(zhì)量流量。

（二）科里奧利原理——利用科里奧利力的“巧思”

科里奧利質(zhì)量流量計利用了科里奧利力這一物理現(xiàn)象。它主要由振動管道和驅(qū)動、檢測系統(tǒng)組成。振動管道在驅(qū)動系統(tǒng)的作用下以一定頻率振動，當(dāng)管道內(nèi)沒有氣體流動時，管道各部分的振動狀態(tài)是均勻?qū)ΨQ的。然而，當(dāng)氣體在管道內(nèi)流動時，流動的氣體與振動的管道相互作用，會產(chǎn)生一個與氣體質(zhì)量流量成正比的科里奧利力。這個力會使管道發(fā)生扭曲變形，導(dǎo)致管道兩端的振動相位發(fā)生變化。檢測系統(tǒng)能夠精確測量出這種相位差，通過特定的算法將相位差轉(zhuǎn)換為氣體的質(zhì)量流量。

想象一下，一根水平放置的彈性管道在中間被驅(qū)動做上下振動，當(dāng)管道內(nèi)沒有氣體時，管道兩端同步上下振動。但如果管道內(nèi)有氣體流動，氣體就像一個“隱形的手”，在管道振動過程中施加一個額外的力，使得管道兩端不再同步振動，出現(xiàn)相位差，流量計就是通過測量這個相位差來計算氣體流量的。

（三）差壓原理——借助壓力變化的“洞察”

差壓式氣體質(zhì)量流量計基于伯努利方程和流體連續(xù)性方程，通過測量流體在管道中流動時產(chǎn)生的差壓來計算流量。它通常由節(jié)流裝置（如孔板、噴嘴、文丘里管等）和差壓變送器組成。當(dāng)氣體流經(jīng)節(jié)流裝置時，由于節(jié)流裝置的局部收縮，氣體的流速會增加，而壓力會降低，在節(jié)流裝置前后會產(chǎn)生一個壓力差。這個壓力差與氣體的質(zhì)量流量存在一定的函數(shù)關(guān)系，通過測量差壓值，并結(jié)合氣體的密度等參數(shù)，經(jīng)過計算就能得到氣體的質(zhì)量流量。

以孔板為例，在管道中安裝一塊帶有孔的孔板，當(dāng)氣體通過孔板時，在孔板前后形成壓力差。差壓變送器測量出這個壓力差，并將其轉(zhuǎn)換為電信號傳輸給流量計算單元，計算單元根據(jù)預(yù)先設(shè)定的公式和參數(shù)，計算出通過管道的氣體質(zhì)量流量。

三、不同原理流量計的特點對比

氣體質(zhì)量流量計通過不同的核心原理實現(xiàn)了對氣體質(zhì)量流量的精確測量。在實際應(yīng)用中，我們需要根據(jù)具體的測量需求、氣體特性、預(yù)算等因素，選擇合適原理和型號的流量計，以確保測量結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。如想了解更多流量計相關(guān)信息或者流量計選型，可咨詢艾絲特流量計廠家技術(shù)客服：180 1926 2426（微信同號）獲取幫助。