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熱式質(zhì)量流量計(jì)特點(diǎn)及原理
2012-04-11 15:11:49 來(lái)源:熱式流量?jī)x表除了本文主要討論輸出連續(xù)量的TMF外,還有另一分支一熱式流量開(kāi)關(guān)。流量開(kāi)關(guān)也有稱作流動(dòng)替續(xù)器(flowrelay)。它主要在流量超過(guò)上限(或下限)時(shí),發(fā)出兩位控制信號(hào),有些流量開(kāi)關(guān)的流量上,下限值還可由用戶內(nèi)行設(shè)定。流量開(kāi)關(guān)主要用于空調(diào)、通風(fēng)、水/風(fēng)冷卻、潤(rùn)滑油等系統(tǒng)的保護(hù)監(jiān)控。一、當(dāng)前TMF主要應(yīng)用于測(cè)量氣體,只有很小部分應(yīng)J”于測(cè)量微小液體流量。
1.熱分布式氣體TMF
本類(lèi)儀表適用于測(cè)量小流量微小口徑的清潔氣體,應(yīng)用于精細(xì)制造工藝和微小流量采樣控制等。
(1)半導(dǎo)體工業(yè)應(yīng)用半導(dǎo)體工業(yè)曾是TMF主要服務(wù)對(duì)象。TMF是應(yīng)承半導(dǎo)體業(yè)需求的推動(dòng)而得到蓬勃發(fā)展,應(yīng)用于擴(kuò)散、氧化、外延、等離子刻蝕、濺射等工藝設(shè)備中,測(cè)量和控制超凈氣體或腐蝕/有害氣體流量,如氫、氨、氟化氫、三氟化氮、氧化氮、砷化三氫、磷化氫等。1995年世界范圍內(nèi)半導(dǎo)業(yè)仍購(gòu)置了三千余萬(wàn)美元的TMF,約占熱式流量?jī)x表市場(chǎng)的1/3。
(2)分析儀器采樣氣體測(cè)量氣體色潛儀和環(huán)境保護(hù)等分析儀器氣體取樣量或大氣采集量所用的配套用流量?jī)x表,原常用浮子流量計(jì),現(xiàn)在凡要求較高者漸被氣體TMF所代替,其應(yīng)用非常普遍。
(3)機(jī)械構(gòu)件密封性測(cè)試和尺寸精密測(cè)量例如測(cè)量閥門(mén)等機(jī)械構(gòu)件氣密性指標(biāo)中的氣體泄漏量,測(cè)量小孔尺寸和過(guò)濾材料透氣性測(cè)試等。
(4)化工、石油等流程工業(yè)微型試驗(yàn)裝置中微小氣體流量的測(cè)量和控制
(5)其他應(yīng)用光導(dǎo)纖維制造;電廠氫冷發(fā)電機(jī)氫氣補(bǔ)給量測(cè)量;燃燒噴嘴天然氣流量測(cè)量與控制;熱處理爐保護(hù)氣或滲碳?xì)獬錃饬;醫(yī)學(xué)保健氧氣或麻醉劑氣流量控制等。
2.熱消散效應(yīng)侵入式(或插入式)氣體流量計(jì)
該類(lèi)儀表應(yīng)用于較大管徑,除測(cè)量潔凈氣體外還可測(cè)量存在一些塵粒的粗放氣體,如煙道氣等。
(1)取暖通風(fēng)空調(diào)(HVAC)業(yè)在國(guó)外HVAC業(yè)也是熱式氣體流量計(jì)的主要服務(wù)對(duì)象,包括有無(wú)流通的監(jiān)控(流量開(kāi)關(guān))和通風(fēng)量的測(cè)量控制(流量計(jì))。1995年在世界范圍內(nèi)HVAC業(yè)采購(gòu)熱式流量?jī)x表超過(guò)其市場(chǎng)總額的1/4。但在國(guó)內(nèi)這方面應(yīng)用似乎尚不普遍。
(2)公用事業(yè)給水和污水治理應(yīng)用于給水工業(yè)的原水水處理殺菌凈化過(guò)程中氯氣、臭氧和氨氣等流量測(cè)量和控制;污水治理;曝氣凈化過(guò)程中空氣和處理過(guò)程中產(chǎn)生氣體的測(cè)量控制。
(3)能源工業(yè)應(yīng)用于測(cè)量天然氣、鍋爐通風(fēng)鼓風(fēng)空氣、儲(chǔ)罐管線排氣等。在煤粉/空氣配比過(guò)程中,測(cè)量和控制空氣流量。
(4)氣體連續(xù)排放監(jiān)控(CEM)環(huán)境保護(hù)要求控制鍋爐燃燒煙道氣中S02和NO。的排放總量,由流量?jī)x表和分析儀器等組成CEM(continousemissionmonitoring)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量。雖然美國(guó)環(huán)境保護(hù)局曾在1991年認(rèn)為可選擇三種流量?jī)x表:差壓方式(均速管)、超聲式和熱式,但考察當(dāng)前市場(chǎng)供應(yīng)狀況,似乎熱式流量計(jì)在煙道氣應(yīng)用上漸成主導(dǎo)品種。
(5)其他工業(yè)應(yīng)用如水泥業(yè)豎式磨粉排放熱氣、燃料電池工廠各種氣體等。
3.微小液體流量測(cè)量
微小液體熱式流量計(jì)應(yīng)用于化學(xué)、石油化工、醫(yī)藥食品等流程工業(yè)實(shí)驗(yàn)性裝置。例如,藥液系統(tǒng)中定流量配比控制、液化氣注入過(guò)程中流量測(cè)量和控制。測(cè)量高壓丙烷、丁烷、液氨、COz等液態(tài)氣體。由于測(cè)量原理上液體加熱溫升不高,或是對(duì)液體冷卻,因此十分適合測(cè)量液化氣體和易汽化液體。
二、TMF的特點(diǎn)
TMF有以下特點(diǎn)。
①能測(cè)量極低流速和微小流量;能測(cè)低壓氣體流量,甚至是真空狀的分子流。
②無(wú)活動(dòng)部件,可靠性高。
③無(wú)壓力損失或壓力損失很小;蜔岱植际絋MF無(wú)阻流元件,不存在測(cè)量引起的壓力損失;帶分流管熱分布式TMF和侵入式TMF雖有阻流件,壓力損失也不大。
④測(cè)量氣體流量時(shí),常以標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積流量單位表示,介質(zhì)溫度/壓力變化幾乎不影響所測(cè)量值。若標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下密度恒定(即組分不變),則類(lèi)似于質(zhì)量流量。
⑤儀表系數(shù)隨氣體種類(lèi)或混合氣體組分而變,不能測(cè)量質(zhì)量熱容(比熱容)變化的流體。因氣體種類(lèi)或組分改變,其定壓比熱容Jp和熱傳導(dǎo)系數(shù)隨之而變,影響測(cè)量值。更不能用于混相流體或可能產(chǎn)生相變流體。
⑥熱分布式TMF用于CO、N2、02等接近理想氣體的雙原子氣體,可直接用空氣校驗(yàn)。
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