Тепловой массовый расходомер (ТМР) – это прямой массовый расходомер, работающий по принципу диффузии тепла и используемый в основном для измерения массового расхода газа или жидкости. Его основной принцип заключается в вычислении массового расхода путем измерения охлаждающего эффекта жидкости при ее протекании через нагревательный элемент или изменения температуры жидкости после поглощения тепла.

1. Принцип работы

1. Применение закона теплопроводности

- Датчик содержит два датчика температуры опорного уровня: один – нагревательный элемент (датчик скорости), а другой – датчик температуры жидкости. При течении жидкости происходит отвод тепла, что приводит к появлению сигнала разности температур между двумя датчиками, пропорционального массовому расходу.

- Расчет расхода осуществляется методом постоянной разности температур (поддержание постоянной разности температур между нагревательным элементом и жидкостью) или методом постоянной мощности (фиксированная мощность нагрева, измерение изменения разности температур) без необходимости компенсации температуры или давления.

2. Основные конструкции и технические характеристики

1. Конструкция без подвижных частей

- Датчик не имеет механически подвижных частей, отличается высокой вибростойкостью, высокой надежностью и низкими требованиями к обслуживанию.

2. Широкий диапазон и высокая точность

- Коэффициент диапазона может достигать 100:1 или даже 1000:1, что подходит для трубопроводов с низким расходом (например, 0,01 м/с) и большим диаметром. Погрешность обычно составляет ±0,5%~3%.

3. Материал и адаптивность

- Детали, контактирующие с жидкостью, изготовлены из коррозионно-стойких материалов (например, нержавеющая сталь 316L, сплав C22), выдерживающих высокие температуры (до 500 °C), высокое давление (PN 40) и коррозионные среды.

4. Гибкость монтажа

- Тип врезного монтажа: подходит для трубопроводов диаметром 80~6000 мм, для установки под давлением (через шаровой кран).

- Тип сечения трубы: предварительно калиброванный на заводе, используется для трубопроводов малого диаметра или в условиях высокой точности.

3. Основные области применения

1. Мониторинг промышленных газов

- Учет природного газа, водорода и топливного газа, контроль расхода сжатого воздуха и управление газовыми потоками в процессе производства полупроводников.

2. Защита окружающей среды и энергетика

- Утилизация биогаза, контроль выбросов дымовых газов и контроль расхода аэрации при очистке сточных вод.

3. Особые случаи

- Высокотемпературный газ (например, печной газ), коррозионные среды (например, хлор) и обнаружение утечек небольшого расхода.

4. Преимущества и ограничения

- Преимущества:

- Прямой вывод данных массового расхода, не требуется компенсация температуры и давления;

- Конструкция с низкими потерями давления, низкое энергопотребление;

- Высокая скорость отклика (2–10 секунд).

- Ограничения:

- Ограниченная применимость для измерения расхода жидкости (только для небольших расходов);

- Изменения теплопроводности среды могут повлиять на точность.

Тепловые массовые расходомеры стали основным выбором для измерения расхода газа в системах управления промышленными процессами благодаря своей простой конструкции, быстрому отклику и широкому диапазону преимуществ, а также продолжают расширять технические границы в области микропотока жидкостей.