Скидка на подшипники из наличия!
Новое поступление товара в 2026 году!
Тепловой расходомер измеряет расход газа по интенсивности теплоотдачи от нагретого элемента в поток: чем больше масса газа проходит мимо нагревателя в единицу времени, тем сильнее он охлаждается. Ниже разобрано, как работает тепловой расходомер: связь теплоотдачи со скоростью потока, роль нагревателя и датчиков температуры, измерение массового расхода газа, диапазоны и применение.
Тепловые расходомеры делят на два класса: термоанемометрические (термомассовые), где измеряется теплоотдача от нагретого тела в поток, и калориметрические, где поток нагревают внешним источником и измеряют изменение его среднемассовой температуры. Ключевая особенность обоих — прямое измерение массового расхода газа, без отдельной коррекции по давлению и температуре.
Тепловой расходомер предназначен прежде всего для измерения расхода газов: сжатого воздуха, природного и технологических газов, азота, кислорода, биогаза, дымовых и сбросных газов. Его главное преимущество — прямое измерение массового расхода. Объёмные расходомеры измеряют объём, который у газа зависит от давления и температуры, поэтому для перехода к массе им нужны дополнительные датчики давления и температуры и вычислитель. Тепловой расходомер даёт массовый расход непосредственно, так как теплоотдача зависит от количества молекул газа, проходящих мимо нагревателя.
Теплоотдача от нагретого элемента определяется массовой скоростью газа, поэтому прибор измеряет массовый расход без коррекции по давлению и температуре.
В поток вводят нагреваемый чувствительный элемент и отдельный датчик температуры газа. Проходящий газ уносит тепло от нагревателя за счёт вынужденной конвекции; интенсивность теплоотвода растёт с массовой скоростью потока. Связь отводимой мощности с потоком описывается зависимостью, восходящей к закону Кинга (L. V. King, 1914) для нагретого тела в потоке.
W = (A + B·√G) · (Tн − Tг)
W
G = ρ·v
Tн
Tг
A
B
Поскольку в соотношение входит именно массовая скорость ρ·v, результат пропорционален массовому расходу. При этом теплоотдача зависит от теплофизических свойств газа (теплопроводности, удельной теплоёмкости, вязкости, плотности), поэтому прибор калибруют под конкретный газ или газовую смесь.
ρ·v
(Tн − Tг)
B·√G
√G
Основа термоанемометрического расходомера — два термочувствительных элемента, чаще всего термопреобразователи сопротивления (RTD), размещённые в защитном зонде.
Опорный датчик непрерывно измеряет температуру газа, а второй элемент подогревается и обдувается потоком. Именно разность между ними (перегрев) и мощность нагрева несут информацию о расходе. Подвижных частей нет, что определяет надёжность и малую потерю давления.
В обоих случаях измеряемая величина (мощность нагрева или разность температур) однозначно связана с массовым расходом. Режим постоянного перегрева обеспечивает более широкий динамический диапазон и быстрый отклик, поэтому распространён шире.
Проточное исполнение встраивается в линию и подходит для труб малого диаметра. Погружное (зонд) применяют на трубах и газоходах большого диаметра; его можно монтировать на действующей линии через шаровой кран без остановки процесса.
Ниже приведены типовые ориентиры. Конкретные значения зависят от модели, исполнения, газа и условий монтажа и уточняются по документации на прибор.
Тепловой расходомер весьма чувствителен к качеству монтажа. Для формирования корректной эпюры скоростей нужны протяжённые прямые участки — как правило, порядка нескольких десятков диаметров условного прохода до преобразователя и несколько диаметров после. Недостаточная длина прямого участка — одна из главных причин систематических погрешностей.
Прибор измеряет массовый расход, который выражают в единицах массы (кг/ч, г/с) или в объёме, приведённом к фиксированным (нормальным) условиям — нм³/ч. Приведение к нормальным условиям означает пересчёт к постоянным опорным значениям температуры и давления; в отличие от рабочего объёма, такой показатель не зависит от текущих давления и температуры в трубопроводе. Конкретные опорные условия задаются нормативной и договорной документацией, поэтому их указывают при заказе и настройке прибора.
qн = qм / ρн
ρн
ρн ≈ 1,293 кг/м³
qм = 10 кг/ч
qн = 10 / 1,293 ≈ 7,7 нм³/ч
Широкий динамический диапазон и чувствительность к малым скоростям делают тепловые расходомеры удобными там, где расход сильно меняется во времени, а также для задач энергоучёта. Как средство измерений, применяемое в сфере учёта, прибор подлежит утверждению типа и периодической поверке.
Типичные ошибки применения: установка без достаточного прямого участка; эксплуатация на газе, состав которого отличается от газа калибровки; загрязнение или отложения на чувствительном элементе, изменяющие теплоотдачу; работа в потоке с каплями или конденсатом, что искажает тепловой баланс.
В поток вводят нагреваемый элемент и датчик температуры газа. Проходящий газ уносит тепло от нагревателя тем интенсивнее, чем больше его массовый расход. По мощности, необходимой для поддержания перегрева (или по изменению разности температур), электроника вычисляет массовый расход.
Теплоотдача зависит от числа молекул газа, проходящих мимо нагревателя, то есть от массовой скорости потока. Поэтому результат пропорционален массовому расходу и не требует отдельной коррекции по давлению и температуре, в отличие от объёмных расходомеров.
В термоанемометрическом измеряется теплоотвод от нагретого тела, помещённого в поток. В калориметрическом поток нагревают внешним источником и измеряют изменение его температуры. Оба относятся к тепловым расходомерам и измеряют массовый расход.
Из зонда с двумя термочувствительными элементами (опорным датчиком температуры газа и нагреваемым элементом-датчиком скорости) и электронного блока, который поддерживает режим, линеаризует сигнал и вычисляет расход. Подвижных частей нет.
Да. Теплоотдача зависит от теплопроводности, теплоёмкости и других свойств газа, поэтому прибор калибруют под заданный газ или смесь. При изменении состава газа показания смещаются, и требуется перекалибровка.
Как правило, протяжённый — порядка нескольких десятков диаметров условного прохода до преобразователя и несколько диаметров после. Точные требования указывает изготовитель; недостаточная длина искажает эпюру скоростей и вносит систематическую погрешность.
Прямое измерение массового расхода без датчиков давления и температуры и вычислителя, широкий динамический диапазон (обычно 100:1 и выше), чувствительность к малым расходам и малая потеря давления.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.