热式、科式、层流压差质量流量计的区别

摘要：流体测控是一项比较复杂且很前沿的技术，虽然现阶段的质量流量计设计的通用性都很强，但如果想更好的解决工艺、试验等环节的问题，我们还要了解各类质量流量计的原理。

首先，我们讲一下热式质量流量计。市场上比较多的热式质量流量计是毛细管的。这种热式流量计主要由比例分流器、两个温度传感器、毛细管和两个加热金属丝组成。用过热式质量流量计的各位应该了解，热式质量流量计使用之前要进行预热，不同品牌以及不同产品型号所需要的时间也不经相同。这个预热的时间是做什么用的呢？其实就是两个加热金属丝需要对毛细管加热到一个恒定的温度，这个过程需要一个相对比较长的时间。在毛细管加热至某个固定温度后，前后两个功率表之间必定有一个差值，功率差越大表明通过的气体流量越大。但两者之间并非是一个线性的关系，这个功率差和体积流量的关系是标定的（标定是通过大量实验来确定流量的大小，标定的越密集精度越好，标定之外的范围需要靠数学模型和经验推测）。因此热式质量流量计还有一个最核心的部分是他的标定数据库。

下面的图是我之前画的热式质量流量控制器的结构图，参照的是Bronkhorst的热式质量流量控制器设计原理。

下面我们再了解一下科式流量计。科里奥利质量流量计质量测量的原理是牛顿第二定律F=Ma。当流体在振动管中流动时，将产生与质量流量成正比的科里奥利力。当没有流体流过时，振动管不产生扭曲，振动管两侧电磁信号检测器检测到的信号是同相位的；当有流体经过时，振动管在力矩作用下产生扭曲，两检测器间将存在相位差。变送器测量左右检测信号之间的滞后时间，这个时间差乘上流量标定系数就可确定质量流量。

最后，我们再了解一下层流压差质量流量计，层流压差质量流量计是压差流量计的一种，但是在原理上还是有区别的，而层流压差质量流量计是一种比传统压差式流量计更有优势的一种流量计。层流压差质量流量计依据的是哈根泊肃叶定律，该定律描述了在温度、管径等参数一定的情况下，圆管内的不可压缩流体在层流运动状态时，体积流量与压降线性相关。通过读取层流元件两端的压差信号，计算出体积流量，再对该体积流量进行压力和温度修正，从而获得标准体积流量和质量流量。从这里可以看出哈根泊肃叶定律的前提条件是流体要做层流运动，所以层流压差质量流量计的核心就是“层流”。

在了解完层流压差、热式、科式质量流量流量计的原理后我们再了解一下应用，科式质量流量计主要用于低压液体、高压液体、高压气体；热式质量流量计主要用于低压气体；层流压差质量流量计主要用于低压液体、低压气体。由此可以看出，科式质量流量计一般用于高压市场，而热式和层流压差质量流量计主要用于低压市场。

另外一项比较重要的区别在于对流体洁净度的要求，科式质量质量流量计对流体的洁净度没有特别的要求，可以使固液混合，也可以是纯净流体，但是热式和层流压差质量流量计要求只能用于纯净的气体或者液体。

从以上介绍我们可以看出，热式、层流压差质量流量计主要应用在低压的洁净流体市场，而科式与其他质量流量计主要应用在高压流体市场。

   最后想说一下，流体测控是一项比较复杂且很前沿的技术，虽然现阶段的质量流量计设计的通用性都很强，但如果想更好的解决工艺、试验等环节的问题，我们还是要了解各类质量流量计的原理，因为流体的测控不单单看的是测控设备的性能，也需要配合搭建完善的气路系统。

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