Mối quan hệ giữa đồng hồ đo lưu lượng nhiệt với áp suất và nhiệt độ

Để trả lời câu hỏi của người đăng ban đầu, trước tiên chúng ta cần hiểu nguyên lý đo của máy đo lưu lượng khối khí nhiệt. Mô hình toán học của lưu lượng kế khối khí nhiệt như sau: H=Cp * m * ΔT,m=H/Cp * ΔT,Qm=K * ΔP/Cp * ΔT Qm: Lưu lượng khối khí K: Hệ số K của dụng cụ ΔP: Kích thước điện năng bù Cp: Nhiệt dung riêng ở áp suất không đổi ΔT: Cảm biến lưu lượng chênh lệch nhiệt độ giữa hai đầu dò bao gồm hai điện trở nhiệt: Một là đầu dò tham chiếu và đầu kia là đầu dò gia nhiệt. Khi khí đi qua đầu dò nhiệt sẽ lấy đi một phần nhiệt lượng. Đầu dò được làm mát và lượng nhiệt bị mất là một hàm số của tốc độ dòng chảy. Chênh lệch nhiệt độ giữa đầu dò gia nhiệt và đầu dò tham chiếu luôn được kiểm soát ở một giá trị nhất định và dòng điện gia nhiệt cần thiết được phát hiện để thu được tốc độ dòng khối tương ứng. Nguyên lý làm việc này được gọi là nguyên lý chênh lệch nhiệt độ không đổi. Hiện nay, hầu hết các model tản nhiệt trên thế giới đều được sản xuất dựa trên nguyên lý chênh lệch nhiệt độ cao. Qua mô hình toán học, chúng ta có thể thấy tốc độ dòng chảy tỷ lệ nghịch với nhiệt dung riêng của môi trường đo được và tỷ lệ thuận với công suất điện đốt nóng. Nghĩa là, công suất điện càng lớn thì khối lượng càng lớn. Nếu môi trường đo không đổi thì nhiệt dung riêng có áp suất không đổi của môi trường đo tương đối ổn định. Chúng ta có thể coi nhiệt dung riêng này là một hằng số. Tuy nhiên, tất cả chúng ta đều biết rằng nhiệt dung riêng ở áp suất không đổi không phải là một hằng số. Khái niệm nhiệt dung riêng của áp suất không đổi đề cập đến năng lượng cần thiết để đo mức tăng nhiệt độ thêm một độ khi áp suất không đổi, nghĩa là khả năng hấp thụ nhiệt. Mỗi môi trường có khả năng hấp thụ nhiệt khác nhau ở nhiệt độ khác nhau. Xin vui lòng xem hình ảnh dưới đây.: Nhiệt dung riêng ở áp suất không đổi của khí lý tưởng cp/(kj/kg·K) Tên Công thức phân tử Nhiệt độ/oC -4010601101602603604607601200 Hydro H214.8314.2914.1114.0914.1814.4314.6714.8415.0216.25 Oxy O20.93780.91690.91690.92530.94200.97971.0131.0431.0971.147 Nitơ N21.0891.0431.0261.0261.0341.0591.0891.1181.1721.252 Amoniac NH32.0052.0432.1142.1862.3032.5082.7002.8813.3293.869 Carbon monoxide CO1.0841.0431.0291.0301.0381.0681.1011.1301.1891.264 Carbon dioxideCO20.79970.82890.87090.90430.95461.0301.0971.1471.2431.340 Sulphur dioxide SO20.58620.60710.63220.65730.69080.74110.77870.81220.85410.8960 Hydro sunfua H2S0.98390.97970.99641.0131.0511.1181.1761.2351.3611.524 Metan CH42.0772.1892.3362.4662.6753.0313.3833.6894.5685.355 Ethane C2H61.4651.6921.9132.0812.3362.7213.0773.3954.1534.823 Propane C3H81.3441.6031.8462.0262.2902.6843.0313.3374.0364.652 n-Butan C4H101.3611.6121.8462.0222.2822.6633.0023.2953.9654.555 n-pentan C5H121.3521.6031.8382.0092.2652.6462.9773.2663.9234.492 n-Hexan C6H141.3391.5911.8252.0012.2572.6332.9603.2493.8894.455 n-Heptan C7H161.3361.5871.8211.9932.2482.6252.9523.2323.8694.425 n-Octane C8H181.3361.5831.8171.9932.2442.6172.9433.2243.8524.400 Toàn bộ nonaneC9H201.3311.5831.8171.9892.2402.6132.9353.2153.8394.384 n-Decane C10H221.3311.5781.8131.9852.2362.6082.9313.2073.8314.371 Cyclopentane C5H100.79131.1051.8001.5781.8632.2732.6292.9353.6304.199 Methylcyclopentane C6H120.92951.2311.4991.6871.9642.3612.7053.0023.6634.216 Ethylcyclopentane C7H140.95041.2561.5281.7211.9972.3992.7383.0353.6894.442 CyclohexaneC6H120.84991.1811.4691.6791.9762.4122.7843.1073.8314.371 Methylcyclohexane C7H140.97971.2941.5781.6792.0722.4912.8513.1613.8484.371 Ethylcyclohexane C8H161.0261.3361.6121.8132.0982.5122.8683.1693.8394.358 Ethylene C2H41.2981.4951.6871.8292.0432.3572.6332.8723.4163.919 Propylene C3H61.2561.4611.6581.8052.0262.3532.6422.8973.4793.998 Butene-1C4H81.2311.4611.6791.8382.0682.4122.7092.9683.5464.065 Pentene-1C5H101.2691.4991.7121.8712.1062.4492.7473.0063.5884.099 Hexene-1C6H121.2771.5071.7251.8842.1232.4662.7673.0313.6134.124 Chúng ta có thể thấy rõ từ hình trên rằng trong một số điều kiện nhất định, giá trị thay đổi của nhiệt dung riêng của áp suất không đổi là rất nhỏ, nhưng nếu nhiệt độ thay đổi lớn, nhiệt dung riêng của áp suất không đổi sẽ thay đổi đáng kể và sự thay đổi này sẽ có tác động đến phép đo. Các môi trường khác nhau có sự thay đổi nhiệt độ tương đối khác nhau và tốc độ thay đổi công suất nhiệt riêng ở áp suất không đổi của chúng cũng khác nhau. SIERRA, một công ty của Mỹ là công ty đầu tiên phát triển các sản phẩm nhiệt trên thế giới, đã nghiên cứu ảnh hưởng của sự thay đổi nhiệt độ và áp suất lên đồng hồ đo lưu lượng và có những chỉ dẫn rất chi tiết về các chỉ số kỹ thuật của sản phẩm. Ví dụ: hướng dẫn sử dụng sản phẩm 620S chỉ ra ảnh hưởng của nhiệt độ và áp suất như sau:: hệ số nhiệt độ: ±0,02% số đọc trên mỗi 0F trong phạm vi ±500F trong các điều kiện do người dùng chỉ định. Phạm vi từ ±500F đến 1000F là ±0,03% số đọc trên 0F trong các điều kiện do người dùng chỉ định. Trong phạm vi ±25°C trong các điều kiện do người dùng chỉ định, nó là ±0,04% giá trị đọc trên mỗi°C. Trong các điều kiện do người dùng chỉ định, phạm vi là ±0,06% số đọc trên mỗi °C trong phạm vi từ ±25°C đến 50°C. hệ số áp suất: 0,02% mỗi psi (không khí), tham khảo ý kiến ​​nhà máy về các loại khí khác. Các sản phẩm trong nước chưa tiến hành nghiên cứu chuyên sâu về lĩnh vực này nên tác động của sự thay đổi nhiệt độ và áp suất lên đồng hồ đo lưu lượng sẽ không xuất hiện trong tài liệu giới thiệu sản phẩm của họ. Đây là lý do tại sao chúng tôi đặc biệt chú trọng đến việc hiệu chuẩn dòng chảy thực cho các ứng dụng nhiệt (đặc biệt là các phép đo khí ngoài không khí). Nếu việc hiệu chuẩn không được thực hiện theo các điều kiện quy trình tại chỗ, việc áp dụng đồng hồ đo lưu lượng sẽ không đặc biệt lý tưởng và khả năng xảy ra sự cố là rất cao. Không có sản phẩm nhiệt nội địa nào được hiệu chuẩn cho dòng chảy thực. Nếu áp dụng vào không khí thì vấn đề không lớn nhưng khi áp dụng vào các loại khí khác thì có thể xảy ra một số vấn đề. Một khi vấn đề xảy ra thì thực sự rất khó giải quyết. Việc thay đổi đồng hồ hay không về cơ bản không thể giải quyết được vấn đề. Đây là lý do tại sao các sản phẩm tốt của nước ngoài đặc biệt chú ý đến hiệu chuẩn dòng chảy thực và nhiệt dung riêng áp suất không đổi là yếu tố then chốt.

Về câu hỏi thứ hai được đưa ra bởi người đăng ban đầu: Ảnh hưởng của độ ẩm. Rõ ràng, độ ẩm có ảnh hưởng rất lớn đến đồng hồ đo lưu lượng nhiệt, bởi khả năng hấp thụ nhiệt của khí ướt và khí khô rất khác nhau. Khí đo được có chứa hơi nước và kết quả trực tiếp nhất là sai lệch nghiêm trọng trong dữ liệu đo. Kích thước của độ lệch này có liên quan đến độ ẩm. Nếu tỷ lệ hàm lượng nước cao sẽ xảy ra hư hỏng nghiêm trọng cho đồng hồ đo lưu lượng (vì sự hiện diện của hơi nước sẽ phá hủy trường nhiệt độ, dây đốt điện hoạt động trong tình trạng quá tải trong thời gian dài và khả năng đầu dò bị hỏng là rất cao). Vì vậy, nên sử dụng các sản phẩm nhiệt trong khí khô và tinh khiết. Sự hiện diện của bụi không có tác động lớn. Nó thậm chí có thể được sử dụng trong các tình huống có một số bụi bẩn. Nó chỉ làm tăng số lượng bảo trì.

Theo phương trình Qm=K* ΔP/Cp * ΔT, có thể hiểu là không có áp suất tham gia vào quá trình tính lưu lượng nên không cần xét đến hệ số áp suất trong tính toán lưu lượng?

Trên thực tế, như đã nói rõ trước đây, phép đo của đồng hồ đo lưu lượng nhiệt có liên quan đến khả năng hấp thụ nhiệt của từng môi trường và khả năng hấp thụ nhiệt là công suất nhiệt riêng của môi trường. Nó là một đại lượng vật lý thường được sử dụng trong nhiệt động lực học, biểu thị khả năng hấp thụ hoặc tản nhiệt của một vật thể. Nhiệt dung riêng càng lớn thì khả năng hấp thụ hoặc tản nhiệt của vật càng mạnh. Nó đề cập đến lượng nhiệt được hấp thụ hoặc giải phóng bởi một đơn vị khối lượng của một chất tăng hoặc giảm theo một đơn vị nhiệt độ. Nhiệt dung riêng của một chất có liên quan đến quá trình thực hiện. Thường được sử dụng trong các ứng dụng kỹ thuật là nhiệt dung riêng ở áp suất không đổi Cp, nhiệt dung riêng theo thể tích không đổi Cv và nhiệt dung riêng ở trạng thái bão hòa. Nhiệt dung riêng áp suất không đổi Cp: Đó là năng lượng được hấp thụ hoặc giải phóng bởi một đơn vị khối lượng chất khi nhiệt độ tăng hoặc giảm 1°C hoặc 1K trong điều kiện áp suất không đổi. Đây là mấu chốt của vấn đề. Nhiệt dung riêng áp suất không đổi đòi hỏi áp suất không đổi. Nếu áp suất thay đổi thì không thể thiết lập nhiệt dung riêng theo áp suất không đổi. Tuy nhiên, tác động của sự thay đổi áp suất đến công suất nhiệt là rất nhỏ, vì vậy chúng tôi thường nghĩ rằng sự thay đổi áp suất có thể bị bỏ qua trong các phép đo nhiệt, nhưng điều này không có nghĩa là sự thay đổi áp suất không có tác động đến các phép đo nhiệt. Hãy lấy sản phẩm tản nhiệt SIERRA của Mỹ làm ví dụ. Tác động của một trong các chỉ số áp suất của nó được sử dụng để định lượng tác động của sự thay đổi áp suất.: hệ số áp suất: 0,02% mỗi psi (không khí), tham khảo ý kiến ​​nhà máy về các loại khí khác.

Trên thực tế, như đã nói rõ trước đây, phép đo của đồng hồ đo lưu lượng nhiệt có liên quan đến khả năng hấp thụ nhiệt của từng môi trường và khả năng hấp thụ nhiệt là công suất nhiệt riêng của môi trường. Nó là một đại lượng vật lý thường được sử dụng trong nhiệt động lực học, biểu thị khả năng hấp thụ hoặc tản nhiệt của một vật thể. Nhiệt dung riêng càng lớn thì khả năng hấp thụ hoặc tản nhiệt của vật càng mạnh. Nó đề cập đến lượng nhiệt được hấp thụ hoặc giải phóng bởi một đơn vị khối lượng của một chất tăng hoặc giảm theo một đơn vị nhiệt độ. Nhiệt dung riêng của một chất có liên quan đến quá trình thực hiện. Thường được sử dụng trong các ứng dụng kỹ thuật là nhiệt dung riêng ở áp suất không đổi Cp, nhiệt dung riêng theo thể tích không đổi Cv và nhiệt dung riêng ở trạng thái bão hòa. Nhiệt dung riêng áp suất không đổi Cp: Đó là năng lượng được hấp thụ hoặc giải phóng bởi một đơn vị khối lượng chất khi nhiệt độ tăng hoặc giảm 1°C hoặc 1K trong điều kiện áp suất không đổi. Đây là mấu chốt của vấn đề. Nhiệt dung riêng áp suất không đổi đòi hỏi áp suất không đổi. Nếu áp suất thay đổi thì không thể thiết lập nhiệt dung riêng theo áp suất không đổi. Tuy nhiên, tác động của sự thay đổi áp suất đến công suất nhiệt là rất nhỏ, vì vậy chúng tôi thường nghĩ rằng sự thay đổi áp suất có thể bị bỏ qua trong các phép đo nhiệt, nhưng điều này không có nghĩa là sự thay đổi áp suất không có tác động đến các phép đo nhiệt. Hãy lấy sản phẩm tản nhiệt SIERRA của Mỹ làm ví dụ. Tác động của một trong các chỉ số áp suất của nó được sử dụng để định lượng tác động của sự thay đổi áp suất.: hệ số áp suất: 0,02% mỗi psi (không khí), tham khảo ý kiến ​​nhà máy về các loại khí khác.