热式流量计和涡街流量计是两种常用的气体流量测量仪表,其核心原理、适用场景和性能特点存在显著差异。以下是两者的详细对比:
原理:基于热传导或热扩散效应,通过测量气体流经加热传感器时的热量损失来计算流量。
质量流量测量:直接输出质量流量(与温度、压力无关)。
传感器结构:通常包含两个温度传感器(一个加热,一个参考),通过温差变化计算流速。
原理:基于卡门涡街效应,流体流经漩涡发生体时产生交替涡旋,通过检测涡旋频率计算体积流量。
体积流量测量:输出为体积流量,需结合温度和压力数据转换为质量流量。
传感器结构:包含漩涡发生体和检测元件(如压电传感器或超声波探头)。
参数 | 热式流量计 | 涡街流量计 |
---|---|---|
测量类型 | 直接测量质量流量 | 测量体积流量,需温压补偿转换为质量流量 |
适用流速范围 | 低流速(0.01~100 m/s) | 中高流速(0.5~70 m/s) |
精度 | ±1%~±3% FS(高纯度气体下更优) | ±1%~±2% FS(稳定工况下更优) |
响应速度 | 较快(毫秒级) | 较慢(受涡旋频率检测限制) |
量程比 | 宽(通常100:1) | 较窄(10:1~30:1) |
优势场景:
低流速或微小流量(如实验室、半导体行业)。
无需温压补偿:适合气体组分稳定或需直接获取质量流量的场景。
多组分气体:对气体导热系数敏感,需针对特定气体校准。
限制:
洁净气体要求:颗粒物或液滴会污染传感器,导致误差。
高压限制:通常适用于低压或中压气体(<10 MPa)。
优势场景:
中高流速管道(如工业燃气、压缩空气)。
高压气体:耐压性能强,适用于高压管道(可达数十MPa)。
大管径测量:可通过结构设计适配更大管径。
限制:
直管段要求:需足够长的前后直管段(通常前10D后5D)保证流态稳定。
振动敏感:管道振动或流体脉动会干扰涡旋检测,导致误差。
因素 | 热式流量计 | 涡街流量计 |
---|---|---|
温度影响 | 自身依赖加热,极端高温需特殊设计;低温适应性较好。 | 需温压补偿,低温气体密度增大可能提升信噪比。 |
气体成分 | 对导热系数敏感,需针对不同气体校准。 | 受密度和黏度影响,需校准(如气体组分变化大时需重新标定)。 |
含杂质气体 | 不适用(易堵塞或污染传感器)。 | 可耐受少量颗粒,但长期使用需过滤。 |
脉动流/振动 | 抗干扰能力强。 | 易受振动干扰,需安装减震装置。 |
热式流量计:
安装简便:对直管段要求低,适合空间受限场景。
维护成本高:传感器需定期清洁,污染后可能需更换。
涡街流量计:
安装复杂:需长直管段和稳定流态,大管径安装成本高。
维护成本低:机械结构简单,但漩涡发生体损坏后维修费用较高。
热式流量计:
实验室高纯气体(如氦气、氮气)流量控制。
燃烧器燃气微小流量监测。
环境监测中的低流速废气排放计量。
涡街流量计:
工业压缩空气流量计量。
天然气输配管道(需搭配温压变送器)。
蒸汽流量测量(高温高压场景)。
选热式流量计:
需求直接质量流量、低流速、气体洁净、无需温压补偿。
典型场景:实验室、医疗气体、微小流量控制。
选涡街流量计:
中高流速、高压管道、成本敏感且能提供稳定工况。
典型场景:工业燃气、蒸汽、大管径气体输送。
注意:若气体含液滴、粉尘或流速波动大,需优先考虑抗污染能力更强的其他类型流量计(如差压式、超声波)。