熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)仿真概述及測量原理

傳統(tǒng)的天然氣流量計(jì)主要采用容積計(jì)量，容易受天然氣壓力和溫度的影響，而且不能反映天然氣的成分變化(質(zhì)量變化)。熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)另外，現(xiàn)有計(jì)量儀表不能很好地計(jì)量出較小的流量，對較大的流量又存在飽和等問題，嚴(yán)重影響了計(jì)量的準(zhǔn)確性。

本文介紹一種根據(jù)傳熱原理熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)，基于MEMS技術(shù)的傳感器系統(tǒng)。利用MEMS技術(shù)設(shè)計(jì)的傳感器系統(tǒng)體積小、測量準(zhǔn)確度高、誤差小，可以測量管道內(nèi)氣體的質(zhì)量流量。通過FLUENT仿真技術(shù)對流場進(jìn)行仿真，通過對傳感器不同插入位置的仿真，找到管道內(nèi)的測量位置，并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證仿真結(jié)果，保證仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性，提高傳感器的測量準(zhǔn)確度。

熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)設(shè)計(jì)原理

熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)的測量原理多種多樣，本文介紹的是一種采用熱擴(kuò)散原理，基于金氏定律，結(jié)合現(xiàn)代微電子技術(shù)，設(shè)計(jì)出的新型的熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)。

熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)有兩個(gè)分別置于氣流中的鉑電阻溫度傳感器探頭S1和S2，其中探頭S1測氣體氣流溫度Tf，另一探頭S2置于恒熱源旁邊，檢測被氣體帶走熱量后的溫度Tw。當(dāng)氣體流態(tài)穩(wěn)定時(shí)，探頭與周圍介質(zhì)處于近似熱平衡狀態(tài)。

利用傳熱學(xué)理論，結(jié)合熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)工作的場合，對于實(shí)際熱交換過程，對流換熱Q1是整個(gè)熱交換過程的關(guān)鍵，在誤差允許的范圍內(nèi)，導(dǎo)熱量Q2和輻射熱量Q3均可忽略不計(jì)。

保持溫度差不變，通過測量熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)電壓U便可得到氣體的質(zhì)量流量。