当前位置：首页 > 技术文章>热式气体质量流量计的仿真研究
技术文章

热式气体质量流量计的仿真研究

传统的天然气流量计主要采用容积计量，容易受天然气压力和温度的影响，而且不能反映天然气的成分变化(质量变化)。另外，现有计量仪表不能很好地计量出较小的流量，对较大的流量又存在饱和等问题，严重影响了计量的准确性。本文介绍一种根据传热原理，基于mems技术的传感器系统。利用mems技术设计的传感器系统体积小、测量准确度高、误差小，可以测量管道内气体的质量流量。通过fluent仿真技术对流场进行仿真，通过对传感器不同插入位置的仿真，找到管道内的*测量位置，并通过实验验证仿真结果，保证仿真结果的准确性，提高传感器的测量准确度。
一、热式气体质量流量计设计原理
热式气体质量流量计的测量原理多种多样，本文介绍的是一种采用热扩散原理，基于金氏定律，结合现代微电子技术，设计出的新型的热式气体质量流量计。其工作原理如图1所示。

它有两个分别置于气流中的铂电阻温度传感器探头s1和s2，其中探头s1测气体气流温度tf，另一探头s2置于恒热源旁边，检测被气体带走热量后的温度tw。当气体流态稳定时，探头与周围介质处于近似热平衡状态，此时的系统热平衡方程为

式中：h———电流对热探头s2的加热值;q1———热探头与流体间的对流换热;q2———热探头向测量杆构架的导热量;q3———热探头向周围辐射的热量。
利用传热学理论，结合热式气体质量流量计工作的场合，对于实际热交换过程，对流换热q1是整个热交换过程的关键，在误差允许的范围内，导热量q2和辐射热量q3均可忽略不计。则式(1)可简化为

基于金式定律，达到热平衡时，对流引起的热耗散为q可以用式(3)表示：

式中：l和d———热电阻丝的长度和直径;ρ、cp、v、k———气流的密度、定压比热、流速和导热系数。
式(3)可改写为

对于一定的流量计和一定的被测介质，a、b均为常数。
热电阻丝单位时间内产生的焦耳热为

保持(tw-tf)不变，r为常数，则电流i就是计算质量流量的参数，电流i的平方i2与质量流量的平方根成正比，电流i又可以通过输出的加热电压u得到。因此，保持温度差不变，通过测量电压u便可得到气体的质量流量。

更新更新时间：2018-05-07

上一篇质量流量计导致计量误差的关键性因素下一篇热式气体质量流量计的应用场合

当前位置：首页 > 技术文章>热式气体质量流量计的仿真研究技术文章

热式气体质量流量计的仿真研究

当前位置：首页 > 技术文章>热式气体质量流量计的仿真研究
技术文章