层流压差式与热式质量流量计的优劣势对比

在现代制造业中，质量流量计是一种通用性较高的仪表设备，广泛应用于工业设备配套，是工艺系统中的核心组成部分。质量流量计的重要性能参数主要包括响应时间、重复性和精度。下面从这三个方面对比热式原理与层流压差原理质量流量计的优劣。

在响应时间方面，层流压差式质量流量计的响应时间更快。这需要从两种质量流量计的工作原理进行分析。首先，层流压差式质量流量计的响应时间取决于获取层流元件两端压力降的时间，而该时间与压力波的传播速度有关。压力波属于声波的一种，其传播速度与声波相同，因此层流压差式质量流量计的响应时间很快。

热式质量流量计的响应时间取决于两个线圈将毛细管加热至平衡温度所需的时间，这一过程相对较长。若要缩短响应时间，则需要更细的毛细管，但目前热式质量流量计的毛细管已细至极限，因此其响应时间也已达到顶峰。

在精度方面，层流压差式质量流量计优于热式。热式质量流量计依据传热原理，而传热原理截至目前尚不完善。热式流量计通过加热毛细管所得到的功率差来推测体积流量，但其推测过程依赖标定获得。所谓标定，即通过反复、大量实验形成庞大的数据库，标定之外的点需要通过数学模型推测。因此，若要提高热式质量流量计的精度，需要标定点越密集，但即便再密集，也无法完全覆盖所有点。

层流压差式质量流量计的设计原理为哈根-泊肃叶定律。根据该定律，压差与体积流量呈趋近于线性的关系（前提条件是流体做层流运动）。物理特性越趋近线性，准确度越高。因此，从设计原理来看，层流压差式质量流量计的精度优于热式原理质量流量计。

在重复性方面，工业应用领域中许多工艺对重复性的要求高于精度，因为重复性代表一致性，因此质量流量计的重复性是非常关键的参数。气体在常规环境下做湍流运动，湍流代表无规则、不稳定；而层流压差式质量流量计将湍流运动的气体状态改变为层流运动，层流运动的气体状态最为稳定，因此层流压差原理的质量流量计重复性较热式质量流量计更高。

除上述几点外，层流压差式质量流量计在一些特殊的低温低压领域具有绝对优势。层流压差式质量流量计的压损较小。压损即压力损失，气体在通过质量流量计的过程中必定会产生压力损失，因此该压损制约了入口气源压力必须大于某一数值。然而，一些特殊行业的气源压力较小，在1 kPa甚至负压下，就需要低压损甚至极低压损的质量流量计。

层流压差式质量流量计能够很好地解决这一问题。同时，它还能很好地解决另一个问题：低温。热式质量流量计由于设计原理的限制，难以应用于低温气体的测控；而层流压差式质量流量计目前已应用于-80℃甚至更低温度的气体测控中。

当然，事物皆有两面性。层流压差式质量流量计在制造难度上高于热式质量流量计，成本也更高，因此在低端制造业中，热式质量流量计仍占有较大的市场份额；而在更的科研及制造业市场，更多会选用层流压差式质量流量计。

来源：陕西易度智能科技有限公司