热式气体质量流量计(Thermal Gas Mass Flow Meter)作为精准测量气体质量流量的关键设备,其核心技术基于热扩散原理,无需温度和压力补偿即可直接输出质量流量数据,这一特性使其在工业领域备受青睐。其传感器由两个基准级热电阻构成,一个作为加热器(RH)维持恒定温度,另一个作为温度传感器(RMG)监测气体初始温度,当气体流经加热器时会带走热量,导致两者形成温差。

该设备的测量逻辑遵循金氏定律(King’s Law),数学表达式为P/△T=K1+K2√Q(其中P为加热功率,△T为温差,Q为质量流量,K1-K3为气体物性相关常数),通过监测加热功率或温差变化即可精准计算流量。根据控制方式不同,可分为恒温差法和恒功率法两类:前者保持温差恒定,通过加热功率变化反映流量;后者固定加热功率,利用温差波动计算流量。
其结构设计分为插入式、管段式和毛细管式三种,分别适配大管径工业场景、小管径洁净环境及实验室微小流量测量需求。相较于传统流量计,其优势显著:量程比可达100:1,能适应0.01m/s至180Nm/s的宽流速范围,且无机械运动部件,使用寿命延长30%以上,维护成本降低40%。

在实际应用中,需注意气体洁净度和成分对测量精度的影响,针对不同气体需进行针对性校准以匹配热物性参数。目前主流品牌如西门子SITRANS FUE系列、Bronkhorst微小流量专用型号等,均通过优化传感器材质(如采用MEMS芯片)进一步提升了测量精度和响应速度。

