熱式氣體流量測量計(jì)在高純氣體流量測量中的應(yīng)用 

　　熱式氣體流量測量計(jì)根據(jù)檢測部件的結(jié)構(gòu)分為熱分布式和浸沒式兩類。當(dāng)管道直徑較大時(shí)，使用后者。由于熱式氣體流量測量計(jì)的工作原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，其精度通常用參考誤差或指示誤差與參考誤差的組合來表示。 

　　對于高純度氫氣，其標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度穩(wěn)定且已知，因此使用差壓流量計(jì)測量其流量可以獲得與測量氮和氧相同的精度。然而，當(dāng)用熱質(zhì)量流量計(jì)測量氫氣流量時(shí)，還有另一個(gè)區(qū)別。即熱特性的差異。

　　質(zhì)量流量計(jì)在出廠前應(yīng)逐個(gè)校準(zhǔn)，實(shí)際流量計(jì)在出廠前也應(yīng)逐個(gè)校準(zhǔn)。對于熱式氣體流量測量計(jì)而言，氣體種類繁多，因此不可能為每種氣體建立一個(gè)流量標(biāo)定裝置。為了解決這一問題，通常采用替代法進(jìn)行校準(zhǔn)和驗(yàn)證。

　　GB/t20727-2006《封閉管道流體流量測量用熱式氣體流量測量計(jì)》/iso14511:2001規(guī)定，熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)可使用和/或與待測工藝氣體類似的替代氣體進(jìn)行校準(zhǔn)。然后，利用K系數(shù)進(jìn)行校正或數(shù)值計(jì)算，將其轉(zhuǎn)換為待測工藝氣體的條件和/或使用條件。文獻(xiàn)中認(rèn)為，它可以直接用空氣進(jìn)行校準(zhǔn)，然后用K系數(shù)進(jìn)行校正。實(shí)驗(yàn)表明，不確定度提高了約2%。表1列出了文獻(xiàn)中給出的幾種氣體的轉(zhuǎn)換系數(shù)。表2列出了制造商提供的熱式氣體流量測量計(jì)的換算系數(shù)。表格的后一行強(qiáng)調(diào)，不同數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)將不同。

　　這種方法實(shí)際上是校準(zhǔn)流量計(jì)的手段。氮和氧的熱特性與空氣的熱特性差別不大。因?yàn)榭諝獾闹饕煞质堑脱?，所以轉(zhuǎn)換方法引入的附加誤差應(yīng)該很小。然而，氫和空氣之間有很大的區(qū)別。氫的導(dǎo)熱系數(shù)是空氣的7倍，氫的密度只有空氣的7.1%，摩爾恒壓比熱容CP是空氣的13倍。這些差異會(huì)給轉(zhuǎn)換帶來很大的誤差。此外，流體的溫度和壓力也會(huì)給投入運(yùn)行的熱式氣體流量測量計(jì)的零點(diǎn)和量程帶來額外的誤差。

　　根據(jù)國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，需要在實(shí)際工作溫度和壓力下，用實(shí)際測量的氣體調(diào)整零點(diǎn)。關(guān)于溫度和壓力對測量范圍的影響，GB/t20727-2006規(guī)定，要有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)表，提供在比較和調(diào)整前工作條件下的參考測量值。通常很難找到符合要求的標(biāo)準(zhǔn)表格。上述影響將給熱式氣體流量測量計(jì)帶來較大的誤差。