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熱式質(zhì)量流量計(jì)的設(shè)計(jì)-專注微流體控制技術(shù)

在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，為有效地進(jìn)行生產(chǎn)操作和控制，需要測(cè)量生產(chǎn)過(guò)程中各種介質(zhì)的物理參數(shù)。其中，流體的流量是經(jīng)常測(cè)量和控制的重要參數(shù)之一。由于流量測(cè)量的復(fù)雜性,流量測(cè)量儀表已經(jīng)成為工藝過(guò)程檢測(cè)控制儀表中品種規(guī)格最為繁多的一類儀表。熱式流量計(jì)是利用傳熱原理直接測(cè)量流體質(zhì)量流量的儀表，目前應(yīng)用較多的是熱分布式熱式流量計(jì)和熱消散式熱式流量計(jì)。熱式流量計(jì)能夠測(cè)量極低流速的微小流量，壓力損失小，而且由于沒(méi)有可動(dòng)部件，可靠性高。

本文用侵入式加熱電阻元件對(duì)流動(dòng)氣體進(jìn)行恒功率加熱，利用變化的溫度差來(lái)測(cè)量圓管道內(nèi)氣體質(zhì)量流量。為了使熱式流量計(jì)應(yīng)用于易氣化液體的流量測(cè)量，本文同時(shí)對(duì)制冷型熱式液體質(zhì)量流量計(jì)進(jìn)行了研究。主要研究工作概括如下：

1、在詳細(xì)閱讀有關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，總結(jié)了流量計(jì)的發(fā)展過(guò)程，著重論述了熱式質(zhì)量流量計(jì)的種類及其測(cè)量原理。

2、闡述了熱式流量計(jì)測(cè)量原理所涉及的流體力學(xué)、對(duì)流傳熱和熱電制冷等學(xué)科的基本概念以及這些物理現(xiàn)象的數(shù)學(xué)描述和分析方法;推導(dǎo)了恒功率熱消散式熱式氣體流量計(jì)和冷型熱式液體流量計(jì)的流量方程，論證了兩種流量測(cè)量方法的可行性。

3、針對(duì)圓管道內(nèi)空氣流經(jīng)圓柱形恒功率加熱電阻元件這一情形進(jìn)行了流體仿真實(shí)驗(yàn)。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果給出了不同空氣質(zhì)量流量下加熱元件周圍流體的速度和溫度分布，直觀反映了加熱元件對(duì)流動(dòng)產(chǎn)生的影響;研究了發(fā)熱元件表面流體的速度分布，揭示了由浮升力引起的自然對(duì)流對(duì)流量測(cè)量的影響，給出了測(cè)量下限值的仿真結(jié)果;并通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了恒功率熱消散式熱式流量計(jì)的流量方程。

4、對(duì)恒功率消散式熱式氣體流量計(jì)和制冷型熱式液體流量計(jì)分別設(shè)計(jì)了溫度信號(hào)的測(cè)量電路，搭建了基于微控制器的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。提出了用統(tǒng)計(jì)方法和均值濾波方法相結(jié)合的方式，對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行軟件濾波。通過(guò)動(dòng)態(tài)地改變微控制器的節(jié)電管理方式和系統(tǒng)時(shí)鐘頻率，可以有效地降低系統(tǒng)運(yùn)行功耗。

上一個(gè)：電容式電磁流量計(jì)的研究-專注微流體控制技術(shù)下一個(gè)：電磁流量計(jì)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展-專注微流體控制技術(shù)