Étude de simulation d'un débitmètre massique de gaz thermique

Les débitmètres de gaz naturel traditionnels utilisent principalement la mesure volumétrique, qui est facilement affectée par la pression et la température du gaz naturel et ne peut refléter les variations de composition (changement de qualité) du gaz naturel. De plus, les instruments de mesure existants ne permettent pas de mesurer correctement les débits relativement faibles, et des problèmes tels que la saturation pour les débits relativement importants affectent sérieusement la précision de la mesure. Cet article présente un système de capteur basé sur la technologie MEMS, basé sur le principe du transfert de chaleur. Ce système de capteur, conçu avec la technologie MEMS, présente un faible volume, une grande précision de mesure et une faible erreur, et permet de mesurer le débit massique de gaz dans une canalisation. Le champ d'écoulement est simulé par une technologie de simulation fluide. La position de mesure optimale dans la canalisation est déterminée en simulant différentes positions d'insertion du capteur. Les résultats de la simulation sont vérifiés expérimentalement afin de garantir leur exactitude et d'améliorer la précision de la mesure. 1. Principe de conception du débitmètre massique de gaz thermique. Le débitmètre massique de gaz thermique repose sur divers principes de mesure. Cet article présente un nouveau type de débitmètre massique de gaz thermique, conçu selon le principe de diffusion thermique, basé sur la loi de King et associé à la technologie microélectronique moderne. Son principe de fonctionnement est illustré à la figure 1. Il est équipé de deux sondes de température à résistance de platine s1 et s2, placées respectivement dans le flux gazeux. La sonde s1 mesure la température tf du flux gazeux, tandis que la sonde s2, placée à proximité de la source de chaleur constante, détecte la température tw après élimination de la chaleur par le gaz. Lorsque le flux gazeux est stable, la sonde et le milieu environnant sont en état d'équilibre thermique approximatif. L'équation d'équilibre thermique du système est alors la suivante : h = pouvoir calorifique du courant alimentant la sonde thermique s2 ; q1 = transfert de chaleur par convection entre la sonde thermique et le fluide ; q2 = conduction thermique de la sonde thermique vers le support de la tige de mesure ; q3 = rayonnement thermique de la sonde thermique vers l'environnement. En utilisant la théorie du transfert de chaleur, combinée au fonctionnement du débitmètre massique de gaz thermique, pour le processus d'échange de chaleur réel, le transfert de chaleur convectif q1 est la clé de l'ensemble du processus d'échange de chaleur. Négligeable. Ensuite, la formule (1) peut être simplifiée car basée sur la loi d'or, lorsque l'équilibre thermique est atteint, la dissipation de chaleur causée par la convection est q, qui peut être exprimée par la formule (3) : dans la formule : l et d ———La longueur et le diamètre du fil de résistance thermique ; ρ, cp, v, k ———La masse volumique, la chaleur massique à pression constante, la vitesse d'écoulement et la conductivité thermique du flux gazeux. L'équation (3) peut être réécrite comme, pour un certain débitmètre et un certain milieu mesuré, a et b sont des constantes. La chaleur Joule générée par le fil de résistance thermique par unité de temps est maintenue constante (tw-tf), r étant une constante, le courant i étant le paramètre de calcul du débit massique, le carré i² du courant i étant proportionnel à la racine carrée du débit massique, et le courant i étant proportionnel à la racine carrée du débit massique. Cette valeur peut être obtenue à partir de la tension de chauffage de sortie u. Par conséquent, en maintenant la différence de température constante, le débit massique du gaz peut être obtenu en mesurant la tension u.

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