通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)量風(fēng)壓的測(cè)量

1、實(shí)驗(yàn)一 風(fēng)管風(fēng)壓、風(fēng)速、風(fēng)量的測(cè)定一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康脑谕L(fēng)除塵工程中，需要對(duì)系統(tǒng)中風(fēng)壓、風(fēng)速及風(fēng)量進(jìn)行測(cè)定調(diào)整，使系統(tǒng)能在正常運(yùn)行工況下工作。測(cè)量風(fēng)壓、風(fēng)速及風(fēng)量的方法有許多種，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定一般采用畢托測(cè)壓管和不同種類的微壓計(jì)或U型管來進(jìn)行測(cè)量。通過實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生掌握風(fēng)管截面的測(cè)點(diǎn)布置方法，熟悉風(fēng)壓、風(fēng)速及風(fēng)量測(cè)量儀表的結(jié)構(gòu)及工作原理，掌握風(fēng)壓、風(fēng)速及風(fēng)量的測(cè)量方法和計(jì)算公式，為專業(yè)測(cè)試打下基礎(chǔ)。二、實(shí)驗(yàn)裝置 通風(fēng)系統(tǒng)綜合測(cè)定實(shí)驗(yàn)裝置如圖1-1所示，該裝置由風(fēng)管、風(fēng)機(jī)及測(cè)量箱組成。 圖1-1 通風(fēng)系統(tǒng)綜合測(cè)定實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的正壓管段與負(fù)壓管段均設(shè)有測(cè)壓孔，可用畢托管直接在測(cè)量斷面上進(jìn)行測(cè)量。在風(fēng)機(jī)入口

2、，出口側(cè)各安裝有測(cè)量風(fēng)量的測(cè)量箱，在箱內(nèi)安裝有標(biāo)準(zhǔn)空氣流量噴嘴，為了使測(cè)量段的空氣流速場(chǎng)較為均勻、在噴咀前后各設(shè)有整流板，其穿孔率約為40，測(cè)量箱斷面尺寸按空氣流速不大于O.76ms考慮。 I號(hào)測(cè)量箱，安裝有標(biāo)準(zhǔn)噴嘴計(jì)3個(gè)，其規(guī)格為： D100 2個(gè) D50 1個(gè) 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)風(fēng)量可通過調(diào)節(jié)多葉調(diào)節(jié)閥來改變其大小。三、實(shí)驗(yàn)原理及實(shí)驗(yàn)方法(一) 畢托管與微壓計(jì)測(cè)量風(fēng)壓、風(fēng)速及風(fēng)量空氣在風(fēng)管中流動(dòng)時(shí)，管內(nèi)空氣與管外空氣存在有壓力差，這個(gè)壓力差是直接由風(fēng)管管壁來承受的，稱為靜壓Pj，就空氣某一質(zhì)點(diǎn)來說，所承受的靜壓的方向?yàn)樗拿姘朔?。由于空氣在風(fēng)管內(nèi)流動(dòng)，形成一定的動(dòng)壓，即為氣流的動(dòng)能。動(dòng)壓數(shù)學(xué)表達(dá)式 （

3、Pa）或 P（）動(dòng)壓的方向?yàn)榭諝饬鲃?dòng)的方向。靜壓與動(dòng)壓之和稱為總壓，數(shù)學(xué)表達(dá)式為 （Pa） 在畢托管上有測(cè)量總壓、靜壓的測(cè)孔，與微壓計(jì)配合使用，就可測(cè)出流體的靜壓、總壓與動(dòng)壓。靜壓和總壓有正負(fù)之分，動(dòng)壓只為正值。在測(cè)量總壓和靜壓時(shí)，如數(shù)值超過微壓計(jì)的量程，則采用U型管壓力計(jì)。 測(cè)出空氣動(dòng)壓值后，即可求得相應(yīng)的空氣流速?？諝饬魉?（m/s）或 （m/s）測(cè)出測(cè)量斷面面積F及計(jì)算出空氣的平均流速后即可計(jì)算空氣體積流量L。（）或 （）空氣的質(zhì)量流量 （） 或 （）式中： 空氣的動(dòng)壓（Pa）； 空氣的流速(m/s)； 空氣的平均流速(m/s)； 測(cè)量斷面上空氣密度(kg/m3)； 測(cè)量斷面上空氣比重(

4、kgf/m3)； 用工程單位表示的空氣動(dòng)壓（）； G 重力加速度，g=9807(m/s2)； 空氣的靜壓（Pa)； 空氣的總壓（Pa)； L/ 用工程單位表示的空氣體積流量（m3/h)； G/ 用工程單位表示的空氣質(zhì)量流量 (kg/h)。在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定時(shí)，測(cè)量斷面的選擇是很重要的。測(cè)點(diǎn)應(yīng)選擇在氣流比較平直、擾動(dòng)較少的直管段上。如有彎頭或三通等部件，則測(cè)點(diǎn)應(yīng)選在這些部件之前大于2倍管道直徑處；如在這些部件之后，應(yīng)距這些部件大于45倍管道直徑。在調(diào)節(jié)閥前后應(yīng)避免布置測(cè)點(diǎn)。管內(nèi)靜壓的測(cè)定，除用畢托管外，也可直接在管壁上開一個(gè)小孔，焊接一測(cè)壓短管測(cè)得。小孔徑直徑應(yīng)小于2mm，鉆孔應(yīng)與管壁垂直，而且孔口內(nèi)壁

5、不應(yīng)有毛刺。 在測(cè)定風(fēng)壓時(shí)，畢托管與微壓計(jì)的連接方法應(yīng)視測(cè)點(diǎn)位置是處于正壓段還是負(fù)壓段而定。當(dāng)測(cè)點(diǎn)在通風(fēng)機(jī)前的吸入段時(shí)，其總壓及靜壓為負(fù)值，故其接管應(yīng)與微壓計(jì)的傾斜管的一端連接。當(dāng)測(cè)點(diǎn)在通風(fēng)機(jī)后的壓出段時(shí)，其總壓為正值，而靜壓視情況而定，一般情況下為正值。對(duì)于動(dòng)壓值，則不管測(cè)點(diǎn)在壓出段或吸入段，其值永遠(yuǎn)是正值。 畢托管與微壓計(jì)的接管，可參照?qǐng)D1-2所示，圖中畢托管的總壓端用“+”表示，靜壓端用“-”表示。圖1-2 畢托管與微壓計(jì)的接管示意圖由于氣流速度在管道斷面上的分布是不均勻的，因此，在同一斷面上必須進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)量，然后求出該斷面的平均流速。1、 對(duì)于矩形管道，可將管道斷面劃分若干個(gè)等面積的小

6、矩形，測(cè)點(diǎn)布置在每個(gè)小矩形的中心。小矩形每邊的長度為200mm左右，使其面積不大于O.05m2，但其數(shù)目應(yīng)不小于9個(gè)，如圖1-3所示。圖1-3 矩形風(fēng)管測(cè)點(diǎn)布置圖 圖1-4 圓形斷面測(cè)點(diǎn)布置圖 2、 對(duì)于圓形管道，可將管道斷面劃分為若干個(gè)等面積的同心環(huán)，然后在環(huán)上的水平及垂直向布置測(cè)點(diǎn)，如圖1-4所示。同心環(huán)的環(huán)數(shù)如下表1-1。表1-1 同心環(huán)的環(huán)數(shù)劃分風(fēng)管直徑D（mm）30030050050080080011001100劃分的環(huán)數(shù)m23456同心環(huán)上各測(cè)點(diǎn)距中心的距離按下式計(jì)算：式中： 風(fēng)管的半徑（mm）； 風(fēng)管中心到第i點(diǎn)的距離（mm）； 從風(fēng)管中心算起的同心環(huán)順序號(hào)； M 風(fēng)管斷面上劃分

7、的同心環(huán)數(shù)。實(shí)際上在測(cè)定時(shí)，應(yīng)求出各環(huán)測(cè)點(diǎn)至管壁的距離。各環(huán)測(cè)點(diǎn)至管壁的距離為： 各環(huán)測(cè)點(diǎn)至管壁的距離如圖1-5所示。圖1-5 圓環(huán)測(cè)點(diǎn)布置圖各環(huán)測(cè)點(diǎn)至管壁的距離也可直接用表1-2求得。 表1-2 各環(huán)測(cè)點(diǎn)至管壁的距離測(cè)點(diǎn)號(hào)環(huán) 數(shù)345610.09R0.07R0.05R0.04R20.29R0.21R0.16R0.13R30.59R0.39R0.29R0.24R41.41R0.65R0.45R0.35R51.71R1.35R0.68R0.5R61.91R1.61R1.32R0.71R71.79R1.55R1.29R81.93R1.71R1.50R91.84R1.65R101.95R1.76R1

8、11.87R121.96R按上面的方法測(cè)得斷面上各點(diǎn)動(dòng)壓后，應(yīng)按下式求其平均動(dòng)壓：式中： n測(cè)點(diǎn)數(shù)目。取兩軸線的動(dòng)壓平均值，即。 在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量中，若測(cè)點(diǎn)處受渦流影響，使動(dòng)壓的某些讀值為負(fù)值或零時(shí)，在計(jì)算中可視該點(diǎn)的讀值為零。 管道內(nèi)的平均總壓可按下式求之：。(二) 標(biāo)準(zhǔn)空氣流量噴嘴測(cè)量風(fēng)量根據(jù)節(jié)流原理，流體流經(jīng)節(jié)流裝置時(shí)產(chǎn)生壓差，而且流過的流量愈大，在節(jié)流裝置前后所產(chǎn)生的壓差也就愈大。故通過測(cè)量壓差，即可計(jì)算出流量。對(duì)于不可壓縮流體，通過單個(gè)噴嘴的風(fēng)量接下式計(jì)算： (m3/s) (kg/s) 式中： L 通過單個(gè)噴嘴的空氣體積流量(m3/s)； G 通過單個(gè)噴嘴的空氣質(zhì)量流量(kg/s)； 噴嘴

9、流量系數(shù)，根據(jù)表1-3查得；F0 噴嘴的開孔面積(m2)；P 噴嘴前后的靜壓差或噴嘴喉道處的動(dòng)壓(Pa)； 噴嘴進(jìn)口處的濕空氣密度，可近似取相同狀態(tài)的干空氣密度(kgm3)。在工程上為簡化計(jì)算，流量單位常采用m3/h或kg/h，噴嘴開孔直徑單位常采用mm，壓力、壓差單位常采用mmH2O(kgm2)，所以，對(duì)上述流量基本方程式進(jìn)行處理后，得實(shí)用流量方程式，即為： (m3/h)或 （kg/h）式中：； D 噴嘴的開孔直徑（mm）；P/ 噴嘴前后的靜壓差或噴嘴喉道處的動(dòng)壓（mmH2O）。表1-3 噴嘴流量系數(shù)表值40.000.97380.000.983250OO0.99350.000.977100.

10、00O985300.00O99460.00O979150.00O988350.000.99470.000.981200.00O991表中： V 噴嘴喉部空氣流速，測(cè)量時(shí)要求15V355(ms)； D 噴嘴喉部即開孔直徑(m)； 一 空氣的運(yùn)動(dòng)粘性系數(shù)(m2s)。當(dāng)使用一個(gè)以上的噴嘴時(shí)，總風(fēng)量為通過各單個(gè)噴嘴風(fēng)量的總和。 （三) 用進(jìn)口流量管測(cè)量風(fēng)量（擴(kuò)展） 進(jìn)口流量管安裝在系統(tǒng)風(fēng)管的入口處，根據(jù)節(jié)流原理，流體被吸進(jìn)流量管后，沿著漸縮的型面逐步加速，而靜壓降低。而且壓差與流量有關(guān)。進(jìn)口流量管的進(jìn)口線型光潔，流體通過時(shí)流場(chǎng)均勻，阻力較小，而且結(jié)構(gòu)簡單、計(jì)算方便。進(jìn)口流量管見圖1-6所示。圖1-6

11、進(jìn)口流量管列端面00和斷面II之間的伯努利方程為： 得 由于 故流速公式又為： 式中：B 大氣壓力(Pa)； P1 測(cè)定斷面空氣的絕對(duì)壓力(Pa)； 測(cè)定斷面上靜壓測(cè)孔所測(cè)得的靜壓，即真空度(Pa)； 進(jìn)口流量管的阻力系數(shù)； 空氣密度（kg/m3）。 令為流速系數(shù)，經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)定本系統(tǒng)安裝的流量管流速系數(shù)為。因此，通過流量管的風(fēng)量： （m3/s）其中：（m2）。在應(yīng)用進(jìn)口流量管時(shí)，在其入口前一定不得有障礙物，以免流速發(fā)生擾動(dòng)。一般要求在風(fēng)管軸線方向的10 D范圍內(nèi)，以及在垂直風(fēng)管軸線方向4D范圍內(nèi)不應(yīng)有障礙物，以免引起測(cè)量誤差。（四）用測(cè)壓十字架簡易測(cè)量風(fēng)量（擴(kuò)展）在經(jīng)常需測(cè)量的通風(fēng)系統(tǒng)中，為了能

12、使測(cè)量簡單迅速，可在風(fēng)管中安裝測(cè)量平均全壓的測(cè)壓十字架（笛形管），測(cè)孔數(shù)及位置是根據(jù)風(fēng)管尺寸大小而定；若在測(cè)壓斷面上再焊接一個(gè)測(cè)靜壓短管，即可配合微壓計(jì)測(cè)出平均動(dòng)壓。因測(cè)壓十字架并非是標(biāo)準(zhǔn)測(cè)壓管，在使用之前必須用標(biāo)準(zhǔn)畢托管進(jìn)行校正，其校正系數(shù)為：式中： 在風(fēng)管中標(biāo)準(zhǔn)畢托管測(cè)得的平均動(dòng)壓值（Pa）； Pd 測(cè)壓十字架測(cè)得的動(dòng)壓值（Pa）。校正K值時(shí)應(yīng)在不同的風(fēng)量下進(jìn)行。由此，用測(cè)壓十字架測(cè)得的平均風(fēng)速為 （m/s）圖1-7 測(cè)壓十字架測(cè)量風(fēng)量（五）利用管路彎頭流量計(jì)簡易測(cè)量風(fēng)量（擴(kuò)展）氣體通過彎管時(shí)，由于離心力的作用，在彎管內(nèi)、外側(cè)壁面上產(chǎn)生了靜壓差。對(duì)于一定形狀的彎頭，在其彎曲中心最遠(yuǎn)和最近位

13、置上所測(cè)得的靜壓差與通過的流體的體積成正比。對(duì)于圓形90o彎頭，其通過的流量為： （m3/s）式中： 流量系數(shù)，當(dāng)l時(shí)，1.0； R 彎頭的曲率半徑(m)； D 彎頭的內(nèi)徑(m)； 在彎頭對(duì)稱（45o）斷面上從兩側(cè)取壓口測(cè)得的靜壓差（Pa）； 空氣密度( kg/m3)。如要求測(cè)量精度高于5，則需用畢托管對(duì)其計(jì)算公式進(jìn)行校正，確定流量系數(shù)。同時(shí)，也需對(duì)彎頭的曲率半徑及彎頭內(nèi)徑D進(jìn)行較精確的測(cè)量。 因彎頭流量計(jì)可直接安裝在風(fēng)管管路的轉(zhuǎn)彎處，所以，利用彎頭對(duì)風(fēng)量進(jìn)行測(cè)定時(shí)，沒有造成附加壓力損失(如采用孔板流量計(jì)，則會(huì)產(chǎn)生一定的壓力損失)。此外，安裝簡易且廉價(jià)，在相同風(fēng)量下測(cè)定，產(chǎn)生的壓差數(shù)值大于畢托

14、管所測(cè)定的動(dòng)壓值。測(cè)量彎頭之前應(yīng)有盡可能長的直管段，即進(jìn)入彎頭時(shí)斷面上的氣流速度能較為均勻，這樣能使測(cè)量的壓差較為穩(wěn)定，波動(dòng)小。如彎頭置于前25D、后10D內(nèi)無局部阻力處，則測(cè)定的結(jié)果將更加精確。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與要求1、運(yùn)行通風(fēng)系統(tǒng)，用各種方法(由實(shí)驗(yàn)教師指定)對(duì)系統(tǒng)風(fēng)量進(jìn)行測(cè)定。2、變化若干次風(fēng)量，測(cè)量系統(tǒng)風(fēng)壓、風(fēng)速及風(fēng)量。 3、對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。實(shí)驗(yàn)二 排氣罩性能測(cè)定一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康脑谕L(fēng)工程中，常使用各種形式的排氣罩，由于系統(tǒng)中空氣的流動(dòng)均屬于自模區(qū)，因此對(duì)于定型的排氣罩，其局部阻力系數(shù)及流量系數(shù)均為定值，與雷諾數(shù)和相對(duì)粗糙度無關(guān)。通過實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生了解局部阻力系數(shù)及流量系數(shù)的

15、測(cè)量方法，熟悉測(cè)量儀表的結(jié)構(gòu)及工作原理，掌握排氣罩風(fēng)量計(jì)算方法，為專業(yè)測(cè)試打下基礎(chǔ)。二、實(shí)驗(yàn)原理及實(shí)驗(yàn)方法（一）排氣罩阻力及阻力系數(shù)的測(cè)定 圖2-1 動(dòng)壓法測(cè)定排風(fēng)量裝置 圖2-2靜壓法測(cè)定排風(fēng)量裝置排氣罩的阻力為排氣罩罩口O一0斷面與排氣罩出口l一1斷面的總壓差。由于罩口斷面的總壓（表壓）等于零，所以（Pa） 式中： 一 罩口斷面的總壓(Pa)； 11斷面的總壓(Pa) 一 11斷面的動(dòng)壓(Pa)； 11斷面的靜壓(Pa)。 由流體力學(xué)可知，排氣罩的局部阻力系數(shù)為 （1） 因此，用動(dòng)壓法測(cè)定出11斷面處的及值，就可以得出值。實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)改變?nèi)舾纱物L(fēng)量，最后求其的平均值。（二）排氣罩風(fēng)量的測(cè)定排氣罩風(fēng)量的測(cè)定可用動(dòng)壓法測(cè)出ll斷面的動(dòng)壓值，求得平均流速，再按下式求排氣罩的排氣量L。 （m3/h） （2） 式中：F 斷面l一1的面積(m2)； V 斷面1一l的流速(ms)； 斷面11的空氣密度(kgm3)。 在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定排氣罩的風(fēng)量時(shí)，往往由于排氣罩與干管的連接管很短，又有彎頭、三通等部件，不易找到比較穩(wěn)定的測(cè)定斷面，使得用動(dòng)壓法測(cè)定有一定困難。在這種情況下，可用圖2-2靜壓法測(cè)定排