熱式氣體流量測量計在高純氣體流量測量中的應(yīng)用 

　　熱式氣體流量測量計根據(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，使用后者。由于熱式氣體流量測量計的工作原理和結(jié)構(gòu)特點，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)量流量計測量氫氣流量時，還有另一個區(qū)別。即熱特性的差異。

　　質(zhì)量流量計在出廠前應(yīng)逐個校準(zhǔn)，實際流量計在出廠前也應(yīng)逐個校準(zhǔn)。對于熱式氣體流量測量計而言，氣體種類繁多，因此不可能為每種氣體建立一個流量標(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)和驗證。

　　GB/t20727-2006《封閉管道流體流量測量用熱式氣體流量測量計》/iso14511:2001規(guī)定，熱式氣體質(zhì)量流量計可使用和/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。實驗表明，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。

　　這種方法實際上是校準(zhǔn)流量計的手段。氮和氧的熱特性與空氣的熱特性差別不大。因為空氣的主要成分是氮和氧，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。這些差異會給轉(zhuǎn)換帶來很大的誤差。此外，流體的溫度和壓力也會給投入運行的熱式氣體流量測量計的零點和量程帶來額外的誤差。

　　根據(jù)國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，需要在實際工作溫度和壓力下，用實際測量的氣體調(diào)整零點。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帶來較大的誤差。