質量流量計工作原理

       流體的體積是流體溫度、壓力和密度的函數。在工業生產和科學研究中，僅測量體積流量是不夠的，由于產品質量控制、物料配比測定、成本核算以及生產過程自動調節等許多應用場合的需要，還必須了解流體的質量流量。
      質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計算得出質量流量，這種方式又稱為推導式；直接式測量方法則由檢測元件直接檢測出流體的質量流量。
1．間接式質量流量計 間接式質量流量測量方法，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，實現質量流量的測量。 
（1）節流式流量計與密度計的組合 由前述知，節流式流量計的差壓信號P?正比于2 vq?， 密度計連續測量出流體的密度?，將兩儀表的輸出信號送入運算器進行必要運算處理，即可求出質量流量為 靶式流量計的輸出信號與2 vq?也成正比關系，故同樣可按上述方法與密度計組合構成質量流量計。密度計可采用同位素、超聲波或振動管式等連續測量密度的儀表。
 （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，這種質量流量檢測裝置通常由節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 節流式流量計和其他體積流量計組合 除上述幾種組合式質量流量計外，在工業上還常采用溫度、壓力自動補償式質量流量計。由于流體密度是溫度和壓力的函數，而連續測量流體的溫度和壓力要比連續測量流體的密度容易，因此，可以根據已知被測流體密度與溫度和壓力之間的關系，同時測量流體的體積流量以及溫度和壓力值，通過運算求得質量流量或自動換算成標準狀態下的體積流量。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．直接式質量流量計 直接式質量流量計的輸出信號直接反映質量流量，其測量不受流體的溫度、壓力、密度變化的影響。直接式質量流量計有許多種形式。
（1）熱式質量流量計  熱式質量流量計的基本原理是利用外部熱源對管道內的被測流體加熱，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pc為流體的定壓比熱，T?為測得的兩點溫度差，則根據傳熱規律，對流體的加熱功率P與兩點間溫差的關系 
      熱式質量流量計結構示意圖 當流體成分確定時，流體的定壓比熱為已知常數。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也可以求出質量流量。由于恒定溫差法較為簡單、易實現，所以實際應用較多。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。