層流壓差質量流量計與熱式質量流量計優(yōu)劣勢對比
摘要：在工業(yè)制造中很多工藝過程需要用到質量流量控制器，一般用在低壓氣體的測控環(huán)節(jié)。低壓氣體測控常見的有熱式和層流壓差兩種類型的質量流量控制器。
質量流量計是一種通用性比較高的儀表類設備，更多的配套在工業(yè)設備里面，是高端制造工藝系統中比較核心的部分。質量流量計比較重要的性能參數分別是：響應時間、重復性、精度。下面我們就從這三個方面對比一下熱式原理和層流壓差原理質量流量計的優(yōu)劣。
在響應時間上：層流壓差質量流量計響應時間更快。為什么呢？這個要從兩種質量流量計的原理上進行分析。首先層流壓差質量流量計的響應時間取決于獲取層流元件兩端壓力降的時間，這個時間和壓力波的傳播速度有關，壓力波屬于聲波的一種，傳播速度和聲波一樣，因此層流壓差質量流量計響應時間很快。熱式質量流量計的響應時間取決于兩個線圈加熱毛細管到平衡溫度的時間，這個過程是一個相對比較長的時間，而要想縮短響應時間需要毛細管更細，但是目前熱式質量流量計的毛細管已經細到極限了，因此熱式質量流量計的響應時間也已經達到極致。
在精度上：層流壓差質量流量計優(yōu)于熱式。為什么這么說呢？大家都知道熱式質量流量計依據的傳熱原理，而傳熱原理截止目前還不完善，熱式流量計是通過加熱毛細管得到的功率差來推測體積流量，但是他的推測過程是通過標定來的得到的。什么是標定呢？就是通過反復的、大量的實驗形成一個巨大的數據庫，標定之外的點需要通過數學模型推測，因此，要想提高熱式質量流量計的精度，需要標定的點越密集，但是就算再密集也不能實現完全覆蓋所有的點。而層流壓差質量流量計的設計原理是哈根泊肅葉定律，根據該定律可知，壓差和體積流量是一個趨近于線性的關系（前提條件是流體做層流運動）。我們都知道物理特性越趨近線性，準確度就越高。因此，從設計原理上來看，層流壓差質量流量計的精度要優(yōu)于熱式原理質量流量計。
在重復性上：在工業(yè)應用領域，很多工藝對重復性的要求要高于精度，因為重復性代表了一致性，因此質量流量計的重復性是非常關鍵的一個參數。大家都知道氣體在常規(guī)環(huán)境下做湍流運動，湍流代表了無規(guī)則，不穩(wěn)定，而層流壓差質量流量計將湍流運動的氣體狀態(tài)更改為做層流運動，層流運動的氣體狀態(tài)是最穩(wěn)定的，因此層流壓差原理的質量流量計重復性較熱式質量流量計更高。（一些朋友可能會看到市面上有一些層流熱式流量計，我們也分析過這一類產品，但我們認為這種層流熱式質量流量計完全是個噱頭，熱式質量流量計測量氣體的準確性和重復性跟氣體做不做層流運動是沒關系的，即便加了層流元件，但是在氣體在進入毛細管后，也不能保證氣體仍做層流運動呀）
除了我們上面提到的幾點外，層流壓差質量流量計在一些特殊的低溫低壓領域有著絕對的統治力。層流壓差質量流量計的壓損比較小，壓損就是壓力損失，氣體在通過質量流量計的過程中必定會有壓力損失，因此這個壓損制約了入口氣源的壓力一定要大于某個值。但往往一些特殊行業(yè)氣源壓力比較小，在1Kpa甚至負壓下，這個時候就需要低壓損甚至極低壓損的質量流量計了。而層流壓差質量流量計能很好解決這個問題。同時，層流壓差質量流量計能很好的解決另外一個問題：低溫。熱式質量流量計由于設計原理的限制很難應用在低溫氣體的測控上，而層流壓差質量流量計目前應用到-80℃甚至更低溫度的氣體測控中。
當然，所有的事物都有兩面性，層流壓差質量流量計在制造難度上要高于熱式質量流量計，制造成本要更高，因此在低端制造業(yè)中，熱式質量流量計還是占有比較大的市場份額。在更高端的科研、高端制造業(yè)市場，更多的會選用層流壓差質量流量計。
