質量流量計

ガス用熱質量流量計: 作業原理と応用

1作業原理

熱質量流量計は,加熱センサーにガス流の冷却効果を検出することによって,熱伝送原理に基づいて動作する.主要測定方法は2つあります:

恒温差分 (CTD) 方法

2つの温度センサー (RTDまたはサーミストール) が使用されます.

熱感センサー: ガス流の上の固定温度を維持する.

参照センサー: ガス温度を測定する.

温度差を維持するために必要な電力は質量流量に比例する.

常電源方法

センサーに固定された熱量が加わります

熱感センサーとガス流の温度差を測定し,質量流量と相関する.

熱流量測定を規定する基本方程式は:

Q = frac{P}{c_p cdot デルタ T}

Q:質量流量 (kg/s)

P:加熱力 (W)

c_p:ガスの特異熱容量 (J/kg·K)

ΔT:センサー間の温度差 (K)

熱流量計は,質量流量を直接測定するので,分離した圧力や温度補償は必要ありません.

2主要な特徴と利点

✅直接質量流量測定 追加PT補償は必要ありません.

✅ 動く部品がない 保守が低く,信頼性が高い

✅ 幅広く回転する比率 (100:1まで) 低流量と高流量に適しています.

ダイナミックな流量制御に最適です.

✅低圧落とし ガス用途でエネルギー効率が良い

✅ 腐食性のないガスの多くと互換性があります. 空気,N2,O2,CO2,天然ガス,バイオガスを含む.

3制限

ガス固有の校正が必要 精度はガス熱特性 (c_p) に依存する

汚れ/湿気ガスには適さない 微粒や湿気がセンサーの性能に影響を与える

低気圧・中気圧の適用に限定される 典型的には50bar以下.

温度の変動に敏感である 安定した環境条件が必要です

4共通アプリケーション

圧縮空気とガスモニタリング (漏れ検出,消費分析)

バイオガスと天然ガスの測定

HVACシステム (空気流量制御)

半導体・化学産業 (プロセスガス監視)

環境と排出量試験 (スタックガス流量測定)

5出力信号と設置

アナログ出力:PLC/SCADAとの統合のために4-20mA,0-10V

デジタル通信:スマートシステムではModbus,HART,またはPROFIBUS

設置ガイドライン:

パイプの振動と過剰な渦巻を避ける.

直線管路を確保する (5D上流,3D下流の精度).

結論

熱質量流量計は,圧力や温度調整を必要とせずに高精度で信頼性の高いガス量流量測定を可能にします.工業用には理想的です将来の改善は,多気体校正と厳しい環境でのセンサー耐久性の向上に焦点を当てています.