熱式氣體質量流量計仿真概述及測量原理

傳統的天然氣流量計主要采用容積計量，容易受天然氣壓力和溫度的影響，而且不能反映天然氣的成分變化(質量變化)。熱式氣體質量流量計另外，現有計量儀表不能很好地計量出較小的流量，對較大的流量又存在飽和等問題，嚴重影響了計量的準確性。

本文介紹一種根據傳熱原理熱式氣體質量流量計，基于MEMS技術的傳感器系統。利用MEMS技術設計的傳感器系統體積小、測量準確度高、誤差小，可以測量管道內氣體的質量流量。通過FLUENT仿真技術對流場進行仿真，通過對傳感器不同插入位置的仿真，找到管道內的測量位置，并通過實驗驗證仿真結果，保證仿真結果的準確性，提高傳感器的測量準確度。

熱式氣體質量流量計設計原理

熱式氣體質量流量計的測量原理多種多樣，本文介紹的是一種采用熱擴散原理，基于金氏定律，結合現代微電子技術，設計出的新型的熱式氣體質量流量計。

熱式氣體質量流量計有兩個分別置于氣流中的鉑電阻溫度傳感器探頭S1和S2，其中探頭S1測氣體氣流溫度Tf，另一探頭S2置于恒熱源旁邊，檢測被氣體帶走熱量后的溫度Tw。當氣體流態穩定時，探頭與周圍介質處于近似熱平衡狀態。

利用傳熱學理論，結合熱式氣體質量流量計工作的場合，對于實際熱交換過程，對流換熱Q1是整個熱交換過程的關鍵，在誤差允許的范圍內，導熱量Q2和輻射熱量Q3均可忽略不計。

保持溫度差不變，通過測量熱式氣體質量流量計電壓U便可得到氣體的質量流量。