質(zhì)量流量計工作原理

       流體的體積是流體溫度、壓力和密度的函數(shù)。在工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究中，僅測量體積流量是不夠的，由于產(chǎn)品質(zhì)量控制、物料配比測定、成本核算以及生產(chǎn)過程自動調(diào)節(jié)等許多應(yīng)用場合的需要，還必須了解流體的質(zhì)量流量。
      質(zhì)量流量計的測量方法，可分為間接測量和直接測量兩類。間接式測量方法通過測量體積流量和流體密度經(jīng)計算得出質(zhì)量流量，這種方式又稱為推導(dǎo)式；直接式測量方法則由檢測元件直接檢測出流體的質(zhì)量流量。
1．間接式質(zhì)量流量計 間接式質(zhì)量流量測量方法，一般是采用體積流量計和密度計或兩個不同類型的體積流量計組合，實現(xiàn)質(zhì)量流量的測量。 
（1）節(jié)流式流量計與密度計的組合 由前述知，節(jié)流式流量計的差壓信號P?正比于2 vq?， 密度計連續(xù)測量出流體的密度?，將兩儀表的輸出信號送入運算器進行必要運算處理，即可求出質(zhì)量流量為 靶式流量計的輸出信號與2 vq?也成正比關(guān)系，故同樣可按上述方法與密度計組合構(gòu)成質(zhì)量流量計。密度計可采用同位素、超聲波或振動管式等連續(xù)測量密度的儀表。
 （2）體積流量計與密度計的組合
 容積式流量計或速度式流量計，如渦輪流量計、電磁流量計等，測得的輸出信號與流體體積流量vq成正比，這類流量計與密度計組合，通過乘法運算。
 （3）體積流量計與體積流量計的組合 如圖3所示，這種質(zhì)量流量檢測裝置通常由節(jié)流式流量計和容積式流量計或速度式流量計組成，它們的輸出信號分別正比于和通過除法運算。
 
 體積流量計和密度計組合 圖3 節(jié)流式流量計和其他體積流量計組合 除上述幾種組合式質(zhì)量流量計外，在工業(yè)上還常采用溫度、壓力自動補償式質(zhì)量流量計。由于流體密度是溫度和壓力的函數(shù)，而連續(xù)測量流體的溫度和壓力要比連續(xù)測量流體的密度容易，因此，可以根據(jù)已知被測流體密度與溫度和壓力之間的關(guān)系，同時測量流體的體積流量以及溫度和壓力值，通過運算求得質(zhì)量流量或自動換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積流量。但這種測量方式不適合高壓或溫度變化范圍大的情形，因為在此條件下自動補償檢測出來的溫度、壓力很困難。
2．直接式質(zhì)量流量計 直接式質(zhì)量流量計的輸出信號直接反映質(zhì)量流量，其測量不受流體的溫度、壓力、密度變化的影響。直接式質(zhì)量流量計有許多種形式。
（1）熱式質(zhì)量流量計  熱式質(zhì)量流量計的基本原理是利用外部熱源對管道內(nèi)的被測流體加熱，熱能隨流體一起流動，通過測量因流體流動而造成的熱量（溫度）變化來反映出流體的質(zhì)量流量。 如圖4所示，在管道中安裝一個加熱器對流體加熱，并在加熱器前后的對稱點上檢測溫度。設(shè)pc為流體的定壓比熱，T?為測得的兩點溫度差，則根據(jù)傳熱規(guī)律，對流體的加熱功率P與兩點間溫差的關(guān)系 
      熱式質(zhì)量流量計結(jié)構(gòu)示意圖 當(dāng)流體成分確定時，流體的定壓比熱為已知常數(shù)。因此由上式可知，若保持加熱功率P恒定，則測出溫差T?便可求出質(zhì)量流量；若采用恒定溫差法，即保持兩點溫差T?不變，則通過測量加熱的功率P也可以求出質(zhì)量流量。由于恒定溫差法較為簡單、易實現(xiàn)，所以實際應(yīng)用較多。這種流量計多用于較大氣體流量的測量。 為避免測溫和加熱元件因與被測流體直接接觸而被流體玷污和腐蝕，可采用非接觸式測量方法，即將加熱器和測溫元件安裝在薄壁管外部，而流體由薄壁管內(nèi)部通過。非接觸式測量方法，適用于小口徑管道的微小流量測量。當(dāng)用于大流量測量時，可采用分流的方法，即僅測量分流部分流量，再求得總流量，以擴大量程范圍。