建筑环境测试技术第七章-流速及流量测量课件.ppt
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1、第七章第七章 流速及流量测量流速及流量测量7-1 流速测量流速测量7-2 流速测量仪表的标定流速测量仪表的标定7-3 流量测量方法和分类流量测量方法和分类7-4 差压式流量测量差压式流量测量7-5 叶轮式流量计叶轮式流量计7-6 电磁流量计电磁流量计7-7 涡街流量计涡街流量计7-8 容积式流量计容积式流量计 7-1 流速测量流速测量测量方法:测量方法:直接:直接:1.机械式风速仪机械式风速仪:利用流动气体的动压推动机械装置。利用流动气体的动压推动机械装置。2.散热率法:热电风速仪散热率法:热电风速仪 热线风速仪热线风速仪间接:间接:1.动力测压法,毕托管动力测压法,毕托管 2.激光测速法激光
2、测速法一、机械方法测量流速一、机械方法测量流速1.原理原理:置于流体中的叶轮的转动角速度与流体的流:置于流体中的叶轮的转动角速度与流体的流速成正比。速成正比。2.2.分类分类:翼式:叶片为几片扭成一定角度的铝薄片。翼式:叶片为几片扭成一定角度的铝薄片。杯式:叶片为铝制的半球形叶片杯式:叶片为铝制的半球形叶片3.特点特点:翼式:灵敏度:翼式:灵敏度 杯式杯式 杯式杯式:测量范围上限测量范围上限翼式翼式可测:可测:0.2530m/S范围内脉动速度,最大值,最小范围内脉动速度,最大值,最小 值,平均值值,平均值4.注意事项注意事项:风速仪的叶轮全部放置于气流流速中风速仪的叶轮全部放置于气流流速中 旋
3、转平面和气流方向之间的偏差在规旋转平面和气流方向之间的偏差在规 定范围之内。定范围之内。二、散热率法测量流速二、散热率法测量流速1.测量原理测量原理发热的测速传感器的散热率与流体流速成比例的特点。发热的测速传感器的散热率与流体流速成比例的特点。2.热球风速仪热球风速仪2)工作过程)工作过程通电带热体通电带热体被测气流被测气流 Q散散V V Q散散,若,若I一定一定 Q热热一定一定 V T热热 测出测出T热热V三、热线风速仪三、热线风速仪使用最多的测微风速,测量气流使用最多的测微风速,测量气流 运动情况运动情况1)基本原理)基本原理 以热丝(钨丝或铂丝)或热膜(铂或铬制成薄膜)以热丝(钨丝或铂丝
4、)或热膜(铂或铬制成薄膜)为探头为探头裸露被测气流中。裸露被测气流中。并将探头接接入惠斯顿电桥,为一桥臂,热膜外涂并将探头接接入惠斯顿电桥,为一桥臂,热膜外涂 石英膜绝缘层石英膜绝缘层与流体绝缘与流体绝缘 当当T不变时,热丝上的电功率热丝在气流中瞬时不变时,热丝上的电功率热丝在气流中瞬时 耗去的热量。耗去的热量。I 流过热丝电流流过热丝电流RW 热丝的电阻热丝的电阻 对流换热系数对流换热系数F 热丝表面积热丝表面积TW 热丝表面温度热丝表面温度Tf 气流温度气流温度 1)热丝电阻)热丝电阻RW T变化变化时对应的电阻值时对应的电阻值 热丝材料的温度电阻系数热丝材料的温度电阻系数2)与与v气流有
5、关气流有关。V散热快。散热快。A、B与散热及热丝材料结构等有关的常数。与散热及热丝材料结构等有关的常数。气流密度气流密度以上各式代入等式:以上各式代入等式:若热丝结构等参数已定则:若热丝结构等参数已定则:仅有仅有V、TW以及以及I变化变化则:则:又又 上式说明:上式说明:I(或(或T)一定)一定V与与T(或(或I)成单值函)成单值函数关系。数关系。热线风速仪有恒流、恒温(恒阻)两种设计电路热线风速仪有恒流、恒温(恒阻)两种设计电路。3)恒流法)恒流法原理图与热球风速仪类似原理图与热球风速仪类似优点:电路简单优点:电路简单缺点:测速探头在变温度阻状态下工作,易使敏感元缺点:测速探头在变温度阻状态
6、下工作,易使敏感元 件老化,稳定性差。件老化,稳定性差。三、动力测压法测量流速三、动力测压法测量流速1.工作原理工作原理:2.1)伯努力方程伯努力方程3.4.静压静压 动压动压 全压全压5.6.毕托管毕托管 静压,总压静压,总压2 2)毕托管构成原理毕托管构成原理小孔小孔M M:孔平面与来流垂直:孔平面与来流垂直每个小孔每个小孔N N:与来流相切:与来流相切进入小孔进入小孔N N的压力的压力静压静压进入小孔进入小孔M M的压力的压力静压滞止后动能转变成的一静压滞止后动能转变成的一部分压力部分压力设设M M点气体绕流而完全滞止测点气体绕流而完全滞止测V VM M0 0。则则 总压测量:总压孔总压
7、测量:总压孔感测头端部与内管连通感测头端部与内管连通静压测量:静压孔静压测量:静压孔外管表面靠近感测头端部适当外管表面靠近感测头端部适当 位置有一圈小孔。位置有一圈小孔。标准毕托管:上述结构。标准毕托管:上述结构。特点特点:测量精度高,无需再校正,:测量精度高,无需再校正,含尘浓度含尘浓度易堵塞易堵塞用途:用途:测清洁空气的流速测清洁空气的流速 对其它仪表进行校定对其它仪表进行校定 2)T型毕托管型毕托管 结构:两根相同的金属管组成结构:两根相同的金属管组成感测头部:方向相反的两个相互平行开口。感测头部:方向相反的两个相互平行开口。总压总压:迎着来流的孔;静压:另一孔迎着来流的孔;静压:另一孔
8、适合:测含尘较大的气流和粘度较大的液体适合:测含尘较大的气流和粘度较大的液体3)动压平均管)动压平均管,阿牛巴毕托管,阿牛巴毕托管 为测多点风速而得到平均风速为测多点风速而得到平均风速适用:圆形风道适用:圆形风道风道截面风道截面若干相等面积(如图若干相等面积(如图4个相等面积)个相等面积)测出各小面积的总压力值测出各小面积的总压力值取各总压力平均值取各总压力平均值平均总压力平均总压力总压力取压管总压力取压管笛形管笛形管静压管静压管取压口背向气流取压口背向气流2.2.测点选择测点选择1 1)测点位置已经达到典型的紊流速度分布。)测点位置已经达到典型的紊流速度分布。测出管道中心流速测出管道中心流速
9、 V V平均平均 测距管道内壁处流速测距管道内壁处流速 V V平均平均选择方法:选择方法:中间距形法中间距形法应用最广应用最广管道管道若干面积相等小截面,则该小截面若干面积相等小截面,则该小截面V V各小截面各小截面的平均流速的平均流速 V V平均平均a.a.圆形管道圆形管道分成圆环分成圆环再分再分2 2倍,测点选在面积等分倍,测点选在面积等分线上。线上。在以在以ri为半径的圆环上要选四个等分点作测点为半径的圆环上要选四个等分点作测点 则则 (测点数)(测点数)圆形管道内流体的圆形管道内流体的V平均平均各测点各测点V测测 n测量精度测量精度 b)矩形管道矩形管道截面分成数量与测点数相同的等面积
10、矩截面分成数量与测点数相同的等面积矩 形测区,长形测区,长:宽宽12 测点测点等面积的矩心上。等面积的矩心上。流体测定断面分区数多少流体测定断面分区数多少根据所需准确度,流速根据所需准确度,流速分布的均匀性。分布的均匀性。与管道断面尺寸无关。与管道断面尺寸无关。准确度准确度与使用场合有关。与使用场合有关。流速分布的均匀性流速分布的均匀性与被测流体断面位置有关。与被测流体断面位置有关。3.平均流速的计算平均流速的计算 N测点数测点数 四、激光多普勒测速技术四、激光多普勒测速技术 1.测速原理测速原理随流体运动的微粒散射光的多普勒随流体运动的微粒散射光的多普勒效应获得速度信息。效应获得速度信息。2
11、0世纪世纪60年代发展起来的一门新技术年代发展起来的一门新技术静止的激光源(静止的激光源(f0)粒子(随流体运动)粒子(随流体运动)粒粒子接受到的光波频率(散射光频率子接受到的光波频率(散射光频率fs)多普勒频移多普勒频移 u 粒子速度粒子速度C光速光速es粒子散射光相对于接收器方向的单位向量粒子散射光相对于接收器方向的单位向量e0粒子散射光在光速方向的单位向量粒子散射光在光速方向的单位向量u中心处静压中心处静压P,在节流处湍面产生径向压,在节流处湍面产生径向压差差径向附加速度径向附加速度 Vr,流体流向改变流体流向改变近管壁处近管壁处流体质点流向与管中心轴线倾斜流体质点流向与管中心轴线倾斜流
12、束收缩。流束收缩。V在流束截面积最小处后最大在流束截面积最小处后最大,此时静压力最小,此时静压力最小 入口侧入口侧P1出口侧静压出口侧静压P2 (,正压)(,负压)(,正压)(,负压)且且 Q P 节流原理节流原理3.流量基本方程式及压力损失公式流量基本方程式及压力损失公式1)不可压缩流体流量方程式)不可压缩流体流量方程式质量流量质量流量体积流量体积流量2)可压缩流体流量方程)可压缩流体流量方程质量流量质量流量 体积流量体积流量 流束膨胀系数流束膨胀系数 流量系数流量系数3)节流元件压力损失)节流元件压力损失 能量损失能量损失4.实用流量方程实用流量方程5.流量系数的确定流量系数的确定它与节流
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- 建筑 环境 测试 技术 第七 流速 流量 测量 课件
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