热式气体质量流量计选用考虑要点

热式气体质量流量计（TMF）目前绝大部分用于测量气体，只有少量用于测量微小液体流量。热分布式仪表使用口径和流量均较小，较多应用于半导工业外延扩散、石油化工微型反应装置、镀膜工艺、光导纤维制造、热处理淬火炉等各种场所的氢、氧、氨、燃气等气体流量控制，以及固体致冷中固体氩蒸发等累积量和阀门制造中泄漏量的测量等。在气体色谱仪和气体分析仪等分析仪器上，用于监控取样气体量。分流型热分布式仪表应用于30~50mm以上管径时，通常在主流管道上装孔板等节流装置或均速管，分流部分气体到流量传感器进行测量。

冷却效应的插入式TMF国外近10年在环境保护和流程工业中应用发展迅速，例如：水泥工业竖式磨粉机排放热气流量控制，煤粉燃烧过程粉/气配比控制，污水处理发生的气体流量测量，燃料电池工厂各种气体流量测量等等。大管道用还有径向分段排列多组检测元件组成的插入检测杆，应用于锅炉进风量控制以及烟囱烟道排气监测SO2和NOX排放总量。

液体微小流量TMF应用于化学、石油化工、食品等流程工业实验性装置，如液化气流量测量，注入过程中控制流量；高压泵流量控制的反馈量；药液配比系统定流量配比控制；直接液化气液态计量后气化，供给工业流程或商业销售。还有在色谱分析等仪器上用作定量液取样控制以及用于动物实验麻醉液流量测量。还未见到液体微小流量TMF国内定型产品。

一、仪表性能考虑

（1）流量范围、流速和范围度

TMF的流量应以单位时间流过的质量来表示，但测量气体时习惯上亦常以计算到标准状态下单位时间流过的体积表示。流速亦以标准状态下单位时间流过距离的长度表示。与其他流量计相比，TMF适用于低流速范围，特别是小口径热分布式；带测量短管浸入检测杆式可选上限（满度）流速范围较宽，上限范围度（最大上限流量/最小上限流量）在10~30（TH1200型）和60~80(TH1300型)之间。

插入式TMF的上限流速选择范围较宽，可在0.5~100m/s,但较多用于3~60m/s之间，视仪表结构设计而异。插入式TMF适用于低流速烟道气测量。

液体用TMF的上限流量很小，国外现有产品上限流量范围在10－1~102g/min数量级之间；流量范围度在10:1~50:1之间。

（2）精确度和重复性

TMF具有中等测量精确度。热分布式的基本误差通常在±（2~2.5）%FS之间。国外设计优良的产品则有较高精确度，基本误差为±1%FS，重复性则在0.2%~0.5%FS之间。带测量短管浸入式的基本误差相仿，亦在±（2~2.5）%之间，设计优良的产品可达±2%R。插入式除仪表本身基本误差外，还应加上流速分布系数变化影响等，单点测量影响较大，多点或多检测杆则影响较小，合计约在±（2.5~5）%FS之间。插入式仪表检测的点数视流通面积和流动状况而定，有制造厂在正常流速分布流动状况下，推荐检测点数为：；圆管直径在200mm以下为单位单点，200~300mm为双点，350~700mm为3~4点，750~1200为5点，1250mm以上为6点。矩形管面积0.05m2以下为单点，0.1~0.2m2为2~4点，0.2~2.5mm2为4~12点，2.5m2以上为12~20为点。

（3）响应性

在流量仪表中TMF的响应时间是比较长的，时间常数一般为2~5s，响应较快者为0.5s，有些型号长达数秒、十几秒甚至几十秒者。若应用于控制系统不能选用响应时间长的仪表。

（4）流体温度，环境温度和环境温度影响量

流体使用温度一般为0~500C，范围较宽者为─10~1200C，应用于窑炉或烟道的高温高粉尘型则可高达5500C。加热热源温度高于气体数十度（K）。

测量气体时流体温度变化，不像体积流量仪表那样气体体积变化改变所测（体积）流量，并不影响质量流量，然而如前文所述若温度变化过大，比热容的变化会导致量程变化。这种影响因气体种类而异，如空气、氮气、氧气、氢气等影响量不大；但有些气体例如甲烷压力在0.1MPa，温度从300K升高到400K定压比热容要增加11.1%。此外还有零点偏移影响。

环境温度适用范围通常为(0~50)0C。较宽者为(─10~+80)0C。环境温度激烈变化将影响经外壳散失的热量，导致测量值的变化，包括零点偏移和量程变化。环境温度影响量一般为±(0.5~1.5)%/10K，但也有一些制造厂声称无环境温度影响。

（5）压力损失

气体用仪表压力损失很小，满量程流量时热分布式压力损失均在10kpa以下，其中带层流分流部件（或无分流部件）的小管型，如LDG-1DB、LDG-2DB型仅数十帕；浸入式亦仅数十帕。

二、安装方向

1）热分布式大部分热分布式TMF的流量传感器可任何姿势（水平、垂直或倾斜）安装，有些仪表只要安装好后在工作条件压力、温度下作电气零点调整。然而有些型号仪表对安装姿势具有敏感性，大部分制造厂会对此就安装姿势影响和安装要求作出说明。例如LDG-DB系列为减少环境气氛对流传热影响，只能水平安装，水平度允差±20。应用于高压气体时流量传感器则宁可选择水平安装，因为这样便于做到调零的零偏置。

2）浸入式大部分浸入式TMF性能不受安装姿势影响。然而在低流速测量时因受管道内气体对流的热流影响，使安装姿势显得重要。因此在低和非常低流速流动时要获得精确测量，必须遵循制造厂依据仪表设计结构而定的安装建议。

三、直管段要求

1）热分布式本类仪表对上下游配管布置不敏感，通常认为无上下游直管段长度要求。国际标草案ISO/DIS11451认为流量测量不受旋转流和流速场剖面畸变影响。然而BS7405却认为；①上下游直管段长度可小至2D；②在进口端置一金属（或塑料）网，可有效地改善流速分布畸变，得到分布均匀的气流；③要防止从小管径突然扩大进入较大口径仪表，要缓慢过渡。

2）浸入式带测量管的浸入式流量传感器和插入式仪表需要一定长度前置直管段，ISO/DIS14511对此未作具体规定，而按制造厂建议的值。BS7405建议对于在管道中用插入热丝流速计时，需要(8~10)D的上游直管段和(3~5)D的下游直管段。表4列举Sierra公司对带测量管浸入式TMF所规定的上直管段长度；若在其进口端装一块或二快多孔板式流动调整器（整流器）后，则其长度可大为缩短。