[科普中国]-质量流量

质量流量的概念质量流量2是指单位时间里流体通过封闭管道或敞开槽有效截面的流体质量。

体积流量单位时间内流体通过一定截面积的数量。

体积流量－用流体的体积来表示（qv），单位为m3/h。

瞬时质量流量－用流量的质量来表示（qm），简称质量流量，单位为kg/h。

累积质量流量－一段时间内流体质量流量的累积值

累积质量流量:

质量流量的测量方法直接法利用检测元件，使输出信号直接反映质量流量3。

利用孔板和定量泵组合实现的差压式检测方法；

利用同轴双涡轮组合的角动量式检测方法；

应用麦纳斯效应的检测方法

基于科里奥利力效应的检测方法。

间接法用两个检测元件分别测出两个相应参数，通过运算间接获取流体的质量流量4。

①ρqv2检测元件和ρ检测元件的组合；

②qv检测元件和ρ检测元件的组合；

③ ρqv2检测元件和qv检测元件的组合。

质量流量计流体的体积是流体温度、压力和密度的函数。在工业生产和科学研究中，仅测量体积流量是不够的，由于产品质量控制、物料配比测定、成本核算以及生产过程自动调节等许多应用场合的需要，还必须了解流体的质量流量。

质量流量计的测量方法，可分为间接测量和直接测量两类。间接式测量方法通过测量体积流量和流体密度经计算得出质量流量，这种方式又称为推导式；直接式测量方法则由检测元件直接检测出流体的质量流量。

质量流量计直接测量通过流量计的介质的质量流量，还可测量介质的密度及间接测量介质的温度。由于变送器是以单片机为核心的智能仪表，因此可根据上述三个基本量而导出十几种参数供用户使用。质量流量计组态灵活，功能强大,性能价格比高，是新一代流量仪表。

测量管道内质量流量的流量测量仪表。在被测流体处于压力、温度等参数变化很大的条件下，若仅测量体积流量，则会因为流体密度的变化带来很大的测量误差。在容积式和差压式流量计中，被测流体的密度可能变化30%，这会使流量产生30～40%的误差。随着自动化水平的提高，许多生产过程都对流量测量提出了新的要求。化学反应过程是受原料的质量(而不是体积)控制的。蒸气、空气流的加热、冷却效应也是与质量流量成比例的。产品质量的严格控制、精确的成本核算、飞机和导弹的燃料量控制，也都需要精确的。因此质量流量计是一种重要的流量测量仪表。

直接式直接式质量流量计有多种类型，如量热式、角动量式、陀螺式和双叶轮式等。这种仪表适于测量小流量气体，缺点是惰性大，测量值与气体的定压比热有关，测量元件与介质接触，易被沾污和腐蚀。 为双孔板差压式质量流量计。在管道A、B处安装两个相同的孔板。在分流管道中装有两个相同的可产生方向相反的恒定体积流量q的定流量泵。两孔板前后压力差△P=P1-P3=4KρQq，与ρ、Q成正比。式中K为常系数，ρ为密度，Q为管道体积流量，ρQ即为质量流量。双叶轮式质量流量计是在同一直线上前后安装两个倾角分别为x1和x2的叶轮，两叶轮之间利用扭簧连接，流体通过时，两叶轮之间产生一个偏移角x，那么两叶轮间力矩差△M与质量流量Qm，流速u，倾角x1，x2存在△M=Qm*u*(k1*tgx1-k2*tgx2)的关系（k1和k2为叶片结构尺寸常数），△M=k3*u*Qm，(k3=k1*tgx1-k2*tgx2).偏移角x=k4*△M=k4*k3*Qm*u;而叶轮组旋转速度U与流体的流速成正比，U=k6*u，则整个叶轮组转过两叶轮偏角x所需的时间△t=x/U=k7*Qm.通过专用计数器测量出△t便能得出质量流量Qm。

间接式间接式质量流量计有 3种主要型式:速度式流量计与密度计的组合，节流式（或靶式）流量计与容积式流量计的组合，节流式（或靶式）流量计与密度计组合。

还有一种根据流体的工作压力、温度将容积流量计的测量值换算成标准状态下的容积流量。但是，当介质的种类或成分改变时，它不能给出准确的质量流量。严格说来，它不属于质量流量计。 输出密度、比重、体积流量、质量流量、质量能量流量等，兼有指示、模拟量输出、打印、越限报警、仪器故障报警等多种功能。

热式热式质量流量计的基本原理是利用外部热源对管道内的被测流体加热，热能随流体一起流动，通过测量因流体流动而造成的热量（温度）变化来反映出流体的质量流量。

当流体成分确定时，流体的定压比热为已知常数。因此由上式可知，若保持加热功率恒定，则测出温差便可求出质量流量；若采用恒定温差法，即保持两点温差不变，则通过测量加热的功率也可以求出质量流量。由于恒定温差法较为简单、易实现，所以实际应用较多。这种流量计多用于较大气体流量的测量。

为避免测温和加热元件因与被测流体直接接触而被流体玷污和腐蚀，可采用非接触式测量方法，即将加热器和测温元件安装在薄壁管外部，而流体由薄壁管内部通过。非接触式测量方法，适用于小口径管道的微小流量测量。当用于大流量测量时，可采用分流的方法，即仅测量分流部分流量，再求得总流量，以扩大量程范围。

差压式差压式质量流量计是以马格努斯效应为基础的流量计，实际应用中利用孔板和定量泵组合实现质量流量测量。常见的有双孔板和四孔板与定量泵组合两种结构。

双孔板结构形式如图6所示，在主管道上安装结构和尺寸完全相同的两个孔板A和B，在分流管道上装置两个流向相反、流量固定为的定量泵，差压计连接在孔板A入口和孔板B出口处。

科里奥利科里奥利质量流量计（简称科氏力流量计）是一种利用流体在振动管中流动而产生与质量流量成正比的科里奥利力的原理来直接测量质量流量的仪表。

科氏力流量计结构有多种形式，一般由振动管与转换器组成。振动管（测量管道）是敏感器件，有U形、Ω形、环形、直管形及螺旋形等几种形状，也有用双管等方式，但基本原理相同。下面以U形管式的质量流量计为例介绍。

质量流量计与体积流量计的区别质量流量计可直接测量质量流量，密度动态检测，不需要补偿，还可直接测体积流量，而体积流量计，只能直接测体积流量，如要测质量流量如果在组态时给一个固定的密度值，这样就不能动态检测密度，精度差一点

质量流量计价格昂贵，测量比较准确，体积流量计接个便宜，但是两者之间可以转换，如果单位没有钱的话，尽量选择体积流量，在软件上转换成质量流量表示就可以了5。

质量流量计测量气体不受温度、压力影响。

质量流量计实时检测密度值，因此与料温度压力无关。

是因为质量与温度压力无关。

根据物料守恒原理，一般工艺比较喜欢用质量流量来判断，所以，如果是要考核的测点都需要温压补偿，液体的可以适当采用。所以使用质量流量计对于仪表专业来说是最好的，但是价格接受不了。而且对于安装的要求也比较高

HNLB型热式质量流量计采用热扩散原理，热扩散技术是一种在苛刻条件下性能优良、可靠性高的技术。热式质量流量计有两个温度传感器被置于介质中时，其中一个传感器被加热到环境温度以上的的温度，另一个温度传感器用于感应介质温度。介质流速增加，介质带走的热量增多，两个温度传感器的温度差将随介质的流速变化而变化，根据温度差与介质流速的比例关系，可得出流体的流量Q。热式质量流量计目前绝大部分用于测量气体，只有少量热式质量流量计用于测量微小液体流量。

质量流量计多用于反应器进料等地方的精确计量，往往是流量比较大的物料

质量流量计不受温度影响，体积流量计就不行了。要是用于计量还是选择质量流量计较好些，用于过程控制的话，从节约资金方面用体积流量就行 。

质量流量控制器质量流量控制器，即MassFlowController(MFC)，不但具有质量流量计的功能，更重要的是，它能自动控制气体流量，即用户可根据需要进行流量设定，MFC自动地将流量恒定在设定值上，即使系统压力有波动或环境温度有变化，也不会使其偏离设定值。

质量流量控制器（Mass Flow Controller缩写为MFC）用于对于气体或者液体的质量流量进行精密测量和控制。扩散，氧化，分子束外延，CVD，等离子刻蚀，溅射，离子注入，以及真空镀膜设备，光纤熔炼，微反应装置，混气配气系统，毛细管测量气象色谱仪，光导纤维制造设备中。并广泛用于石油化工。冶金，制药等。特点：精度高，重复性好。