热式流量计的原理与应用.doc

PAGE PAGE IV 热式流量计的原理和应用 热扩散流量计测量质量流量，在气体流量测量上是非常重要的，因为温度或压力上的变化对气体的质量流量造成极大的影响。热式流量计是一种直接测量气体质量的流量计。 1、热扩散原理 热扩散式流量计和热扩散式液位开关、流量开关的工作原理是一样的，区别为热式流量计只适用于气体测量，而热式流量开关适用于所有的流体测量，包括气体、油、水、浆体以及泡沫等热特性不同的流体的流量测量和液位测量。 热式产品传感元件包括两个带不锈钢套管保护的铂RTD 温度敏感元件：一个为参考头，感应介质的温度；另一个为测量头，被电路部分加热。在两个铂RTD传感头之间存在着温差（电阻差），这个温差通过电路转换为电压信号。气体流过传感头时，带走热量。气体带走的热量和气体的质量流量成比例关系，也和传感头之间的温差有关，流量越大，两个传感头之间的温差越小。通过测量温差．就可得到气体的质量流量。 热式流量计包括一个热传感头和一个参考传感头，传感头外形是圆柱形，根据传热学公式： …………………………（1） 式中：NU为平均换热系数；C为系数；由Re决定；h为换热系数；d为传感头直径,m ；υ∞为流体速度,m/s；ρ为流体密度，kg/m3；u为动力粘度，m2/s；n为系数，由Re决定；cp为比热容，J/kg·℃；k为导热系数，W/m·℃；Re为雷诺数；Pr为普朗特数。 圆柱形传感头的发热量： ……………………………………（2） 式中：L为圆柱形传感头的长度，m；ΔT为圆柱形传感头和流体之间的温差，℃；A为传感头表面积，m2。 由（1）（2）式得： ………………………（3） 式中为气体的质量流量，kg 。 由式（3）可知：在一定的工作条件下，为常数，质量流量和(Q/ΔT)1/n成一定的比例关系。当Q 恒定，气体质量流量和温差成反比，此种流量计称为恒功率流量计。当ΔT恒定，气体质量流量和加热功率成正比，此种流量计称为恒温差流量计。 2、热式流量计和流量开关的特点 热扩散技术有着非常高的量程比。100:1的量程比在大多数应用中是典型的，但一些应用甚至需要更高的量程比。例如，火炬气监测需要500 : 1 的量程比或更高，热扩散式流量计能提供1000:1的量程比。因为无活动部件和可堵塞的孔，热扩散技术己被证明在一些恶劣环境中是可靠的。流体传感元件可选择适合各种流体的材料。大多数情况下使用316 不锈钢。哈氏合金和其他金属也是常用的。另外，典型安装的插入式流体元件在大多数情况下产生可忽略的压损。这个特点非常有用，压损造成更大的能源浪费并增加费用。 另外，热扩散式流量计能测量极低的流量，插入式流量计能测量0.08m/s的流体，在线式流量计能测量0.008m/s的流体。 3、应用 3.1进磨煤机的空气的精确测量 精确的测量保证适当尺寸的煤粉颗粒进入锅炉。空气流速大，导致颗粒过大的煤粉进入炉膛，不能充分燃烧。空气流速小，导致颗粒过小的煤粉颗粒，增加磨煤机的能耗，同时会增加不安全性和煤粉储存的困难。通过应用热式气体质量流量计，可以可靠地控制空气的准确流量。精确地测量高温的空气及冷风空气流量。允许精确的温度混合和控制，来计算燃料湿度变化。防止磨煤机的燃烧和爆炸，避免危及人身，设备安全，造成锅炉停车。 3.2助燃空气和预热空气的测量 为保证锅炉、熔炉和废热发电设备能以最高效率工作，可用MT系列流量计测量单个助燃空气和预热空气输送线上的空气流量。改善了燃料/空气比，减少了未然碳，降低了烟尘的排放。未燃碳的减少保证了灰的质量。有助于提高燃烧效率，增加设备寿命。 3.3烟气排放CEMS 发电厂、废热发电厂、化工厂、造纸厂和其他工业厂家中的排放烟囱需要可靠而精确的流量测量。这种测量对于总排放量的正确计算要求很高。热式气体质量流量计即可单独使用，也可和其他系统配合使用。在我国，处于对环保的要求，排放烟气的总量控制（CEMS ）已在许多电厂的改造中得到大量使用。热式气体质量流量计的插入式流量计是烟气监测中可靠的测量仪表，是大管径、大流量测量的有效途径。 3.4烟气/除尘器平衡及漏风控制 使用热式气体质量流量计测量和平衡通过除尘器的烟气流量，监测进出除尘器的风量，可以大大提高工业污染控制系统的效率。1000:1 的量程比使热式流量计在很宽的流量范围内有很高的精度。流量计结构简单，无活动部件，全焊接结构，插入式安装，在管路中的压损很小，探头外包敷的防磨层保护探头不受粉尘和其他颗粒的影响，抗恶劣环境的能力非常强。 3.5氢气气体流量的监控 发电厂的汽轮机一般采用氢气为冷