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10D后5D)。
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。