热式质量流量计是一种直接测量气体和液体质量流量的精密仪器，与体积式测量设备相比具有显著优势。体积流量测量易受温度、压力、粘度和密度等环境与工艺条件变化的影响，而热式质量流量计不受这些因素干扰，特别适用于依赖未反应成分相对质量的化学反应等与质量相关的过程控制。这类仪表的突出能力之一是能精确测量低气体流速（低于每分钟 25 英尺），远低于其他测量设备的检测下限。在可压缩蒸汽和气体的质量流量检测中，其测量结果不受压力和温度变化影响，量程比可达 10:1 至 100:1（恒温差模式下）。
热式质量流量计的工作原理基于热量传递，主要有两种工作模式：一是向流体中输入已知热量并测量相应温度变化，二是保持探头恒温并测量所需能量。基本结构包括两个温度传感器和一个位于中间的电加热器，加热器可伸入流体流中或安装在管道外部。在直接加热版本中，电阻温度检测器（RTD）测量温度升高，质量流量计算公式为 m = Kq/(Cp (T2-T1))，其中 m 为质量流量，K 为仪表系数，q 为电热速率，Cp 为流体比热，T2-T1 为测量温差。加热管设计将传感器安装在管道外部，虽能保护元件免受腐蚀，但响应较慢，质量流量与温差关系呈非线性，公式变为 m^0.8 = Kq/(Cp (Tw-Tf))。
热式质量流量计有多种设计类型以适应不同应用场景。旁通式设计适用于大流量测量，由薄壁毛细管和两个外部缠绕的自热式 RTD 组成，放置在主管路节流装置的旁通管中，工作在层流区域。无流量时，加热器将旁通管温度升至环境温度以上约 160°F；有流量时，气体分子将热量带向下游，温度分布偏移，惠斯通电桥将电信号转换为与温度变化成正比的质量流量信号。探头式质量流量计用于空气流量测量，对中等粉尘不敏感，通过保持两个 RTD 之间的温差（通常为 60°F）工作，气体流速越高，维持温差所需电流越大。文丘里式热式质量流量计则将加热传感器置于文丘里管最小直径处，适用于气体和液体（包括浆液）测量。
热式质量流量计虽性能优异，但也存在局限性。饱和气体中的水分冷凝会导致温度检测器读数偏低并可能引发腐蚀；传感器表面的涂层或材料堆积会阻碍热传递，同样导致测量值偏低；气体成分变化引起的比热变化也会带来误差。为应对这些问题，现代设计采用特殊材料（如玻璃、蒙乃尔合金和 PFA）制造，并提供高压高温型号。直通式设计用于测量纯物质小流量，旁通和探头式设计可检测管道、火炬烟囱和干燥机中的大流量。
热式质量流量计在众多行业中应用广泛，包括大型锅炉燃烧空气测量、半导体工艺气体监控、核电站空气采样、化工和石化行业工艺气体检测、研发应用、气相色谱分析以及过滤器和泄漏测试等。虽然热线风速仪最适合低流速洁净气体测量，但文丘里式仪表也可用于某些液体（包括浆液）流量应用。这类仪表既适合极低流量的高量程比测量，也可用于燃烧空气、天然气或压缩空气分配等大流量测量场景，为工业过程优化和能源管理提供可靠数据支撑。
