Description de la classification du débitmètre massique thermique

Les débitmètres massiques thermiques peuvent être divisés en deux catégories : débitmètres à différence de température constante et débitmètres à puissance constante. La méthode à puissance constante (méthode de mesure de la température) consiste à chauffer la résistance thermique en platine à une température supérieure à celle du gaz, l'écoulement du fluide absorbant une partie de la chaleur à la surface de la résistance thermique en platine. Plus le débit est important, plus la chute de température est importante. La température, qui varie avec l'écoulement du fluide, peut refléter l'écoulement du gaz. Deux méthodes de mise en œuvre sont possibles : (1) Une seule résistance en platine est chauffée et la différence de température est mesurée par diffusion thermique. Principe : Similaire à la structure du débitmètre différentiel à température constante, deux résistances en platine sont également ajoutées à la conduite de mesure : l'une mesure la température du fluide et l'autre sa vitesse. Résistance de mesure de vitesse. L'application d'une puissance constante au dispositif de chauffage permet de chauffer la résistance en platine mesurant la vitesse. Au repos, la différence de température entre la résistance de platine mesurant la vitesse et la résistance de platine mesurant la température est ΔT₂₁₁₂=TS₂-TS₂**. Avec l'écoulement du fluide, la différence de température à la surface des deux résistances de platine diminue. Plus le débit du fluide est important, plus la différence de température entre les deux résistances de platine est faible. La résistance de platine est connectée au pont de Wheatstone, et la température de la résistance de platine est différente, de sorte que les valeurs de résistance de chaque résistance de platine sont différentes, ce qui déséquilibre le pont et reflète l'écoulement du fluide en détectant la différence de tension du pont. Français Le problème avec ce débitmètre massique à puissance constante : si la masse volumique du fluide est ρ, le débit est μ, la chaleur évacuée par le fluide pour chauffer la résistance en platine est Q, et la différence de température entre la résistance en platine mesurant la température et la résistance en platine mesurant la vitesse est △T21, alors il existe une relation : Q/ΔT21=k1+k2•(ρ•μ) k3 Dans la formule, pour un fluide d'une certaine composition, k1, k2, k3 sont des constantes. Dans une canalisation traversant S, le débit massique qm=ρ•μ•S. Pendant le processus de mesure, la résistance en platine mesurant la vitesse est chauffée par le courant I, et dans l'état d'équilibre thermique, la puissance de chauffage du courant et la chaleur évacuée par la résistance en platine mesurant la vitesse sont dans un état d'équilibre, c'est-à-dire Q=I2•RS2. Français Par conséquent, le débit massique qm a une relation biunivoque avec Q/ΔT21, qui peut être exprimée comme : qm=f〔I2•RS2/ΔT21] Lorsque le courant de chauffage I reste inchangé, lors du calcul du débit massique du fluide en mesurant la différence de température ΔT21 du fluide, la variation de la vitesse mesurant la résistance de platine RS2 avec la température est ignorée, ce qui entraînera des erreurs. (2) Chauffez deux résistances de platine symétriques et calculez la différence de température sur la base du principe du bilan thermique. La structure du capteur consiste à fixer symétriquement deux *résistances de platine identiques de chaque côté de la source de chaleur et à les placer dans le fluide. Une source de courant constant (source de tension constante) est utilisée pour chauffer la source de chaleur, et le débit du fluide rend la température des deux résistances de platine différente. La résistance de platine est connectée au pont de Wheatstone. Sa température étant différente, elle présente des valeurs de résistance différentes, ce qui déséquilibre le pont et reflète l'écoulement du fluide en détectant sa tension. Le principe du capteur est analysé plus en détail du point de vue du transfert de chaleur. En supposant que le fluide soit un fluide newtonien uniformément réparti, prenons l'exemple d'une mesure unidimensionnelle : comme illustré à la figure 1, la source de chaleur R est placée au centre du substrat du capteur et deux puces de détection de température identiques (de type couche mince) sont placées symétriquement de part et d'autre de celle-ci. L'échange de chaleur entre les capteurs S1 et S2 et le fluide s'effectue principalement par convection, tandis que l'échange de chaleur entre la source de chaleur et la puce de détection de température peut s'effectuer par conduction et convection. Lorsque la vitesse du fluide est nulle, c'est-à-dire au repos, le champ de courant près de la surface et le champ de température résultant sont distribués symétriquement par rapport à la source de chaleur. Du fait de la symétrie de la structure, l'échange thermique par conduction à travers le substrat est toujours symétrique par rapport à la source de chaleur. À ce moment, la température de la résistance en platine de la puce de détection de température satisfait la relation TS1 = TS2, soit une différence de température : ΔT21 = TS2 - TS1 = 0. Lorsque le fluide s'écoule, le transfert thermique par convection s'effectue principalement entre le fluide et la résistance en platine. En raison de la différence des coefficients de transfert thermique par convection locale, la distribution du champ de courant près de la surface du substrat et le champ de température correspondant par rapport à la source de chaleur centrale changent, ce qui entraîne une distribution asymétrique. Selon la théorie de la couche limite thermique, on observe que la vitesse de refroidissement de la surface amont de la puce de détection de température est alors supérieure à celle de la surface aval. Autrement dit, le coefficient de transfert thermique de la résistance en platine S1 est supérieur à celui de S2, donc TS2 > TS1, la différence de température étant : ΔT21 = TS2 - TS1 > 0. La valeur de ΔT21 augmente avec le débit du fluide. Si le sens d'écoulement du fluide change, le signe de ΔT21 change en conséquence. La redistribution de la température à la surface de la puce due à la convection peut être calculée à l'aide de l'équation de bilan thermique, et la relation entre la différence de température et le débit peut être obtenue.

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