Descripción de la clasificación del caudalímetro másico térmico

Los medidores de flujo másico térmico se pueden dividir en: medidores de flujo por diferencia de temperatura constante y medidores de flujo por potencia constante. El método de potencia constante (método de medición de temperatura) consiste en aplicar calor a la resistencia térmica de platino con potencia constante para calentarla a una temperatura superior a la del gas, y el flujo del fluido absorberá parte del calor de la superficie de la resistencia térmica de platino. Cuanto mayor sea el caudal, mayor será la caída de temperatura. La temperatura que cambia con el flujo del fluido puede reflejar el flujo de gas. Existen dos métodos de implementación: (1) Solo se calienta una resistencia de platino y la diferencia de temperatura se mide mediante el principio de difusión térmica. Principio: Similar a la estructura del medidor de flujo diferencial de temperatura constante, también se agregan dos resistencias de platino metálico a la tubería de medición: una es una resistencia de medición de temperatura utilizada para medir la temperatura del fluido medido y la otra se usa para medir la velocidad del fluido medido. Resistencia de medición de velocidad. Agregue una potencia constante al calentador para calentar la resistencia de platino que mide la velocidad. Cuando el fluido está en reposo, la diferencia de temperatura entre la resistencia de platino que mide la velocidad y la resistencia de platino que mide la temperatura es ΔT21=TS2-TS1**. Con el flujo del medio, la superficie de las dos resistencias de platino La diferencia de temperatura disminuye. Cuanto mayor sea el caudal del fluido, menor será la diferencia de temperatura entre las dos resistencias de platino. La resistencia de platino está conectada en el puente de Wheatstone, y la temperatura de la resistencia de platino es diferente, de modo que la resistencia de platino presenta diferentes valores de resistencia, de modo que el puente está desequilibrado y el flujo de fluido se refleja al detectar la diferencia de voltaje del puente. El problema con este caudalímetro másico de potencia constante: si la densidad del fluido es ρ, el caudal es μ, el calor extraído por el fluido para calentar la resistencia de platino es Q, y la diferencia de temperatura entre la resistencia de platino que mide la temperatura y la resistencia de platino que mide la velocidad es △T21, entonces hay una relación: Q/ΔT21=k1+k2•(ρ•μ) k3 En la fórmula, para un fluido con una cierta composición, k1, k2, k3 son constantes. En un cruce de tubería S, el caudal másico qm=ρ•μ•S. Durante el proceso de medición, la resistencia de platino que mide la velocidad se calienta por la corriente I, y en el estado de equilibrio térmico, la potencia de calentamiento de la corriente y el calor extraído por la resistencia de platino que mide la velocidad están en un estado de equilibrio, es decir, Q=I2•RS2. Por lo tanto, el flujo másico qm tiene una relación uno a uno con Q/ΔT21, que se puede expresar como: qm=f〔I2•RS2/ΔT21] Cuando la corriente de calentamiento I permanece sin cambios, al calcular el caudal másico del fluido midiendo la diferencia de temperatura ΔT21 del fluido, se ignora el cambio de la resistencia de platino que mide la velocidad RS2 con la temperatura, lo que causará errores. (2) Caliente dos resistencias de platino simétricas y calcule la diferencia de temperatura según el principio de equilibrio térmico. La estructura del sensor es fijar simétricamente dos resistencias de platino *idénticas a ambos lados de la fuente de calor y colocarlas en el fluido. Se utiliza una fuente de corriente constante (fuente de voltaje constante) para calentar la fuente de calor, y el flujo de fluido hace que la temperatura de las dos resistencias de platino sea diferente. La resistencia de platino está conectada al puente de Wheatstone. Su temperatura es diferente, por lo que presenta valores diferentes. Esto provoca un desequilibrio en el puente y refleja el flujo del fluido al detectar su voltaje. El principio del sensor se analiza con más detalle desde la perspectiva de la transferencia de calor. Suponiendo que el fluido es un fluido newtoniano distribuido uniformemente, tomemos como ejemplo una medición unidimensional: como se muestra en la Figura 1, la fuente de calor R se coloca en el centro del sustrato del sensor y dos chips de detección de temperatura idénticos (tipo película delgada) se colocan simétricamente a ambos lados. El intercambio de calor entre los sensores S1 y S2 y el fluido se realiza principalmente por convección, y el intercambio de calor entre la fuente de calor y el chip de detección de temperatura puede realizarse por conducción y convección. Cuando la velocidad del fluido es cero, es decir, cuando el fluido está en reposo, el campo de línea de corriente cerca de la superficie y el campo de temperatura resultante se distribuyen simétricamente con respecto a la fuente de calor. Debido a la simetría en la estructura, el intercambio de calor por conducción a través del sustrato siempre es simétrico con respecto a la fuente de calor. En este momento, la temperatura de resistencia de platino del chip sensor de temperatura satisface TS1=TS2, es decir, la diferencia de temperatura: ΔT21=TS2-TS1=0. Cuando el fluido fluye, la transferencia de calor convectiva es principalmente entre el fluido y la resistencia de platino. Debido a la diferencia en los coeficientes locales de transferencia de calor convectivo, la distribución del campo de línea de corriente cerca de la superficie del sustrato y el campo de temperatura correspondiente en relación con la fuente de calor central cambian, lo que resulta en una tendencia Distribución asimétrica del sexo. Según la teoría de la capa límite térmica, se puede ver que la velocidad de enfriamiento de la superficie del chip de detección de temperatura aguas arriba es mayor que la de la superficie del chip aguas abajo en este momento, es decir, el coeficiente de transferencia de calor de la resistencia de platino S1 es mayor que el de S2, por lo que TS2>TS1, la diferencia de temperatura diferencia de temperatura: ΔT21=TS2 - TS1>0. El valor de ΔT21 aumenta con el caudal del fluido. Si se modifica la dirección del flujo, el signo de ΔT21 cambiará en consecuencia. La redistribución de temperatura en la superficie del chip causada por la convección se puede calcular mediante la ecuación de balance térmico, y se puede obtener la relación entre la diferencia de temperatura y el caudal.

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