街流量計和熱式流量計在測量低溫氣體時存在顯著差異,主要體現(xiàn)在測量原理、適用條件、環(huán)境適應(yīng)性及局限性等方面。以下是兩者的主要區(qū)別:
1. 測量原理不同
渦街流量計:
基于卡門渦街原理,通過檢測流體流經(jīng)漩渦發(fā)生體時產(chǎn)生的交替渦旋頻率來計算流量。流量與渦旋頻率成正比,受流體密度和流速影響。
低溫影響:低溫可能改變氣體密度和黏度,需通過溫度補償修正密度變化,但對黏度敏感的氣體(如低黏度氣體)可能導(dǎo)致誤差。
熱式流量計:
基于熱擴散原理,通過測量流體帶走加熱元件的熱量來計算流量。通常有兩種模式:
恒功率型:溫差與流量相關(guān)。
恒溫差型:加熱功率與流量相關(guān)。
低溫影響:氣體熱導(dǎo)率隨溫度變化顯著(如氮氣在低溫下熱導(dǎo)率降低),需校準(zhǔn)補償;低溫可能影響加熱效率或?qū)е吕淠Y(jié)霜。
2. 適用流體與工況
渦街流量計:
優(yōu)點:適用于潔凈、單相氣體,對流速范圍較寬(中高流速更準(zhǔn))。
低溫限制:
極低溫可能使漩渦發(fā)生體材料(如不銹鋼)脆化,需選用低溫合金。
低溫氣體若含液滴(如LNG氣化不完全),可能干擾渦旋形成,導(dǎo)致誤差或損壞。
熱式流量計:
優(yōu)點:對低流速敏感,適合微小流量測量;可應(yīng)對含雜質(zhì)氣體(取決于探頭設(shè)計)。
低溫限制:
加熱元件在低溫下功耗增加,可能影響壽命。
氣體冷凝或結(jié)霜會覆蓋探頭,阻斷熱傳導(dǎo),需防結(jié)露設(shè)計(如加熱護套)。
3. 溫度與壓力適應(yīng)性
渦街流量計:
依賴流體密度計算質(zhì)量流量,需實時溫度/壓力補償。
高壓低溫工況可能導(dǎo)致管道收縮或振動,影響漩渦檢測精度。
熱式流量計:
直接測量質(zhì)量流量,無需額外補償(但對氣體成分敏感)。
低壓環(huán)境下,氣體熱導(dǎo)率降低可能影響靈敏度。
4. 精度與穩(wěn)定性
渦街流量計:
典型精度:±1%~±2.5%,高流速時更穩(wěn)定。
低溫下若氣體相變(如部分液化),精度急劇下降。
熱式流量計:
典型精度:±1%~±3%,低流速時表現(xiàn)更優(yōu)。
長期穩(wěn)定性受探頭污染或老化影響,低溫可能加劇材料疲勞。
5. 安裝與維護
渦街流量計:
需直管段保證流態(tài)穩(wěn)定(通常前10D后5D)。
低溫管道振動可能干擾壓電傳感器信號。
熱式流量計:
插入式設(shè)計安裝簡便,但探頭需深入管道中心。
需定期清潔探頭以防結(jié)霜或污染。
6. 典型應(yīng)用場景
渦街流量計:
LNG氣化后中高壓管道、空分設(shè)備中高壓低溫氧氣/氮氣(需防爆設(shè)計)。
熱式流量計:
低溫實驗室氣體流量監(jiān)測、半導(dǎo)體行業(yè)超純低溫氣體輸送、低壓天然氣調(diào)壓站。
總結(jié)對比表
特性 渦街流量計 熱式流量計
原理依賴 密度、流速 熱導(dǎo)率、質(zhì)量流量
低溫補償需求 需密度補償 需熱導(dǎo)率校準(zhǔn)
低流速表現(xiàn) 較差 優(yōu)異
抗振動能力 弱(需避振安裝) 強(探頭抗干擾)
維護難點 防結(jié)冰、防液滴 防污染、防結(jié)霜
成本 中等 較高(精密探頭)
選型建議
優(yōu)先選渦街流量計:中高壓、穩(wěn)定流速、潔凈低溫氣體(如LNG氣化后管道)。
優(yōu)先選熱式流量計:低壓、低流速、氣體成分穩(wěn)定且需直接質(zhì)量流量測量(如實驗室低溫氮氣)。
極端低溫(<-100℃):需定制材料(如哈氏合金)并評估熱膨脹/冷縮對結(jié)構(gòu)的影響。
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