热式和浮子流量传感器关键技术研究

发布时间：2020-07-26 14:44

【摘要】：热式气体质量流量传感器具有测量范围宽、压损小、可靠性高、可测量混合气体、适用于各种管道和过载无损害等诸多优点。浮子流量传感器具有工作可靠性高、结构简单、成本低廉、应用面广等优点。因此热式气体质量流量传感器和浮子流量传感器在工业计量中有着广泛的应用。然而当物性参数发生变化时,流量传感器的测量性能必然发生变化,使得测量结果产生较大误差。本文主要针对粘度对浮子测量精度的影响以及热式气体质量流量传感器探头传热问题进行了研究。主要完成了以下工作:1、提出了一种新的热式气体质量流量传感器的测量方法-恒流法,根据传热原理分析了恒流法的工作原理,推导了流量计量模型。并分别根据流体横掠串并列双圆管理论和混合对流传热理论确定了探头排列方式、传感器的测量模型。完成设计并研制成样机后,利用实验研究了不同温度下传感器探头的传热性能。2、建立了铠装探头的三维传热模型。总结了温度补偿公式。并利用实验验证了温度补偿的有效性。分析了误差产生的原因,提出了减小误差,提高热式气体质量流量传感器测量性能的措施。3、通过仿真计算研究了粘度对浮子流量传感器测量精度的影响。利用CFD仿真软件对DN50孔板浮子流量传感器和DN80锥管浮子流量传感器粘度影响进行了仿真研究。通过分析浮子的流动雷诺数、网格划分以及对仿真的湍流模型的对比,确立了孔板浮子和锥管浮子流量传感器的仿真方案和模型。分析了仿真流场,并进行了粘度的实流实验。实验验证了粘度修正的必要性,并通过实验数据与仿真结果的对比,证明了仿真的合理性。利用仿真结果分析了粘度对孔板浮子流量传感器测量影响的关键参数-射流扩散角和粘度对锥管浮子流量传感器测量影响的关键参数-回流涡尺寸。并通过提取仿真流场的流速值总结了射流扩散角的经验公式。4、建立粘度修正的理论模型。利用同心环空层流理论和附壁射流理论建立了孔板浮子流量传感器在测量粘性介质时的受力模型。利用回流涡的相关理论以及同心环空层流理论建立了锥管浮子流量传感器的粘度修正模型。通过实验数据验证了粘度修正模型的正确性。此方法突破了传统粘度修正方法的局限性,提高了粘度修正的准确度。
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP212
【图文】：

托马斯流量传感器原理

温差和流量的关系

图 1-3 浸入式热式气体质量流量传感器随着片上系统（SOC）技术和微细加工（MEM用，热膜式气体质量流量传感器得到迅速发展都是在微小的陶瓷基片上沉积金属铂形成的铂

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本文编号：2770892