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涡街表和热式流量计在测量低温气体上有什么区别?

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街流量计和热式流量计在测量低温气体时存在显著差异,主要体现在测量原理、适用条件、环境适应性及局限性等方面。以下是两者的主要区别:

 

1. 测量原理不同

涡街流量计:

基于卡门涡街原理,通过检测流体流经漩涡发生体时产生的交替涡旋频率来计算流量。流量与涡旋频率成正比,受流体密度和流速影响。

低温影响:低温可能改变气体密度和黏度,需通过温度补偿修正密度变化,但对黏度敏感的气体(如低黏度气体)可能导致误差。

 

热式流量计:

基于热扩散原理,通过测量流体带走加热元件的热量来计算流量。通常有两种模式:

 

恒功率型:温差与流量相关。

 

恒温差型:加热功率与流量相关。

低温影响:气体热导率随温度变化显著(如氮气在低温下热导率降低),需校准补偿;低温可能影响加热效率或导致冷凝结霜。

 

2. 适用流体与工况

涡街流量计:

 

优点:适用于洁净、单相气体,对流速范围较宽(中高流速更准)。

 

低温限制:

 

极低温可能使漩涡发生体材料(如不锈钢)脆化,需选用低温合金。

 

低温气体若含液滴(如LNG气化不完全),可能干扰涡旋形成,导致误差或损坏。

 

热式流量计:

 

优点:对低流速敏感,适合微小流量测量;可应对含杂质气体(取决于探头设计)。

 

低温限制:

 

加热元件在低温下功耗增加,可能影响寿命。

 

气体冷凝或结霜会覆盖探头,阻断热传导,需防结露设计(如加热护套)。

 

3. 温度与压力适应性

涡街流量计:

 

依赖流体密度计算质量流量,需实时温度/压力补偿。

 

高压低温工况可能导致管道收缩或振动,影响漩涡检测精度。

 

热式流量计:

 

直接测量质量流量,无需额外补偿(但对气体成分敏感)。

 

低压环境下,气体热导率降低可能影响灵敏度。

 

4. 精度与稳定性

涡街流量计:

 

典型精度:±1%~±2.5%,高流速时更稳定。

 

低温下若气体相变(如部分液化),精度急剧下降。

 

热式流量计:

 

典型精度:±1%~±3%,低流速时表现更优。

 

长期稳定性受探头污染或老化影响,低温可能加剧材料疲劳。

 

5. 安装与维护

涡街流量计:

 

需直管段保证流态稳定(通常前10D5D)。

 

低温管道振动可能干扰压电传感器信号。

 

热式流量计:

 

插入式设计安装简便,但探头需深入管道中心。

 

需定期清洁探头以防结霜或污染。

 

6. 典型应用场景

涡街流量计:

LNG气化后中高压管道、空分设备中高压低温氧气/氮气(需防爆设计)。

 

热式流量计:

低温实验室气体流量监测、半导体行业超纯低温气体输送、低压天然气调压站。

 

总结对比表

特性 涡街流量计 热式流量计

原理依赖 密度、流速 热导率、质量流量

低温补偿需求 需密度补偿 需热导率校准

低流速表现 较差 优异

抗振动能力 弱(需避振安装) 强(探头抗干扰)

维护难点 防结冰、防液滴 防污染、防结霜

成本 中等 较高(精密探头)

选型建议

优先选涡街流量计:中高压、稳定流速、洁净低温气体(如LNG气化后管道)。

 

优先选热式流量计:低压、低流速、气体成分稳定且需直接质量流量测量(如实验室低温氮气)。

 

极端低温(<-100℃):需定制材料(如哈氏合金)并评估热膨胀/冷缩对结构的影响。


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