Lưu lượng kế nhiệt hoạt động như thế nào?

Ngày đăng: 05/02/2025

Tìm hiểu nguyên lý hoạt động, ưu nhược điểm và ứng dụng của lưu lượng kế nhiệt trong đo lưu lượng khí. Khám phá cách sử dụng hiệu quả trong các ngành công nghiệp như dầu khí, hóa chất, điện và xử lý nước.

Lưu lượng kế nhiệt sử dụng các đặc tính nhiệt của chất lỏng để đo lưu lượng của chất lỏng chảy trong đường ống hoặc ống dẫn. Trong lưu lượng kế nhiệt thông thường, một lượng nhiệt được đo được sẽ được áp dụng cho bộ gia nhiệt của cảm biến. Một phần nhiệt này bị mất vào chất lỏng đang chảy. Khi lưu lượng tăng, nhiệt bị mất nhiều hơn. Lượng nhiệt bị mất được cảm nhận bằng cách sử dụng phép đo nhiệt độ trong cảm biến. Bộ truyền sử dụng đầu vào nhiệt và phép đo nhiệt độ để xác định lưu lượng chất lỏng. Hầu hết các lưu lượng kế nhiệt được sử dụng để đo lưu lượng khí. Lưu lượng kế nhiệt chiếm 2% doanh số lưu lượng kế toàn cầu.

Lưu lượng kế nhiệt, Series TDS

Lượng nhiệt bị mất từ cảm biến phụ thuộc vào thiết kế cảm biến và các đặc tính nhiệt của chất lỏng. Các đặc tính nhiệt của chất lỏng có thể và thực sự thay đổi theo áp suất và nhiệt độ, tuy nhiên những thay đổi này thường nhỏ trong hầu hết các ứng dụng. Trong các ứng dụng này, khi các đặc tính nhiệt của chất lỏng được biết đến và tương đối không đổi trong quá trình vận hành thực tế, lưu lượng kế nhiệt có thể được sử dụng để đo lưu lượng khối của chất lỏng vì phép đo lưu lượng nhiệt không phụ thuộc vào áp suất hoặc nhiệt độ của chất lỏng.

Tuy nhiên, trong nhiều ứng dụng, các đặc tính nhiệt của chất lỏng có thể phụ thuộc vào thành phần chất lỏng. Trong các ứng dụng này, thành phần thay đổi của chất lỏng trong quá trình vận hành thực tế có thể ảnh hưởng đến phép đo lưu lượng nhiệt. Do đó, điều quan trọng là nhà cung cấp lưu lượng kế nhiệt phải biết thành phần của chất lỏng để có thể sử dụng hệ số hiệu chuẩn thích hợp nhằm xác định chính xác lưu lượng. Do hạn chế này, lưu lượng kế nhiệt thường được áp dụng để đo lưu lượng khí nguyên chất. Các nhà cung cấp có thể cung cấp thông tin hiệu chuẩn phù hợp cho các hỗn hợp khí khác, tuy nhiên độ chính xác của lưu lượng kế nhiệt phụ thuộc vào việc hỗn hợp khí thực tế có giống với hỗn hợp khí được sử dụng cho mục đích hiệu chuẩn hay không. Nói cách khác, độ chính xác của lưu lượng kế nhiệt được hiệu chuẩn cho một hỗn hợp khí nhất định sẽ bị giảm nếu khí thực tế đang chảy có thành phần khác.

Ưu và nhược điểm

Thermals có chi phí trung bình và phù hợp với khí áp suất thấp. Chúng phù hợp để đo lưu lượng khói và sử dụng để theo dõi khí thải. Các mô hình lắp là lựa chọn rất tốt cho kích thước ống lớn nếu được sử dụng làm đồng hồ đo lắp. Thuộc tính tốt nhất là nếu biết khí, đồng hồ đo sẽ đọc lưu lượng khối thực mà không cần đưa áp suất vào phép tính. Độ chính xác chỉ ở mức trung bình và chúng chủ yếu được sử dụng cho khí. Không phù hợp với lưu lượng hơi nước.

Cách sử dụng lưu lượng kế nhiệt

Lưu lượng kế nhiệt thường được sử dụng nhất để đo lưu lượng khối của các khí sạch, chẳng hạn như không khí, nitơ, hydro, heli, amoniac, argon và các khí công nghiệp khác. Các hỗn hợp, chẳng hạn như lưu lượng ống khói và lưu lượng khí sinh học, có thể được đo khi thành phần của chúng được biết. Một lợi thế của công nghệ này là phụ thuộc vào các đặc tính nhiệt gần như không phụ thuộc vào mật độ khí. Hãy cẩn thận khi sử dụng lưu lượng kế nhiệt để đo lưu lượng khí có thành phần không xác định và/hoặc thay đổi, chẳng hạn như khí thải chứa hydro và các hỗn hợp khác có thể ảnh hưởng không cân xứng đến phép đo lưu lượng kế nhiệt.

Lưu lượng kế nhiệt có thể được áp dụng cho khí sạch, khí vệ sinh và khí ăn mòn, trong đó các đặc tính nhiệt của chất lỏng được biết đến. Lưu lượng kế nhiệt thường được áp dụng nhất để đo khí tinh khiết, chẳng hạn như khí được sử dụng cho các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm và trong sản xuất chất bán dẫn. Chúng cũng có thể được sử dụng trong các nhà máy hóa chất và hóa dầu khi các đặc tính nhiệt của khí được biết đến. Với sự chú ý thích hợp đến vật liệu xây dựng, có thể đo được lưu lượng khí ăn mòn, chẳng hạn như hydro clorua và hidrosunfua.

Các ngành công nghiệp được sử dụng

Chúng được sử dụng trong các ngành dầu khí, điện, hóa chất, nước và chất thải, kim loại và khai thác mỏ, thực phẩm và đồ uống, bột giấy và giấy, dược phẩm và dệt may.

Lưu lượng kế nhiệt Series TDFT

Thận trọng khi sử dụng lưu lượng kế nhiệt

Lưu lượng kế nhiệt không nên được áp dụng cho chất lỏng mài mòn vì chúng có thể làm hỏng cảm biến. Chất lỏng phủ lên cảm biến có thể làm thay đổi mối quan hệ giữa các đặc tính nhiệt của chất lỏng và phép đo và ảnh hưởng xấu đến phép đo lưu lượng. Lớp phủ rộng có thể khiến cảm biến không hoạt động trừ khi cảm biến được vệ sinh thường xuyên. Điều này có thể làm tăng việc bảo trì liên quan đến các lưu lượng kế này.

Việc thay đổi tỷ lệ phần trăm của một số thành phần nhất định có các đặc tính nhiệt khác với các giá trị đã hiệu chuẩn có thể khiến lưu lượng kế nhiệt trở nên cực kỳ không chính xác. Nói cách khác, lưu lượng kế nhiệt thường không phù hợp với các ứng dụng có chất lỏng có thành phần khác nhau và các thành phần chưa biết. Tuy nhiên, trong một số ứng dụng, lưu lượng kế nhiệt có thể đo khá chính xác khi dòng chảy chứa các thành phần có đặc tính nhiệt tương tự.

Các khí dung và khí có giọt có thể khiến lưu lượng kế nhiệt trở nên không ổn định và/hoặc đo lưu lượng toàn thang đo. Điều này là do lượng lớn năng lượng nhiệt được sử dụng để làm nóng chất lỏng/giọt được hiểu là tín hiệu lưu lượng cao. Vận hành lưu lượng kế nhiệt trên lưu lượng tối đa của nó thường sẽ không làm hỏng lưu lượng kế nhưng có thể gây ra lỗi đo lường vì đường cong hiệu chuẩn của nó có thể trở nên không thể đoán trước.