熱工測(cè)試河南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1熱工測(cè)試熱工測(cè)試(csh)河南農(nóng)業(yè)大學(xué)河南農(nóng)業(yè)大學(xué)第一頁(yè)，共69頁(yè)。第1頁(yè)/共69頁(yè)第二頁(yè)，共69頁(yè)。第2頁(yè)/共69頁(yè)第三頁(yè)，共69頁(yè)。第3頁(yè)/共69頁(yè)第四頁(yè)，共69頁(yè)。第4頁(yè)/共69頁(yè)第五頁(yè)，共69頁(yè)。2022-6-196第5頁(yè)/共69頁(yè)第六頁(yè)，共69頁(yè)。大小大小(dxi(dxio)o)方向方向分別分別(fnbi)(fnbi)測(cè)總壓和靜壓測(cè)總壓和靜壓直接測(cè)總壓和靜壓之差直接測(cè)總壓和靜壓之差代入代入伯努利方程伯努利方程：方向探針：方向探針二元方向探針二元方向探針三元方向探針三元方向探針（復(fù)合探針）（復(fù)合探針）2022-6-197第6頁(yè)/共69頁(yè)第七頁(yè)，共69頁(yè)。2022-6-198第7

2、頁(yè)/共69頁(yè)第八頁(yè)，共69頁(yè)。直接測(cè)量法：測(cè)出某段時(shí)間間隔內(nèi)流體直接測(cè)量法：測(cè)出某段時(shí)間間隔內(nèi)流體通過(guò)通過(guò) 的總量，然后求出單位時(shí)間內(nèi)的總量，然后求出單位時(shí)間內(nèi) 的平均的平均(pngjn)(pngjn)流量。流量。間接測(cè)量法：測(cè)出與流量有關(guān)的物理量，間接測(cè)量法：測(cè)出與流量有關(guān)的物理量，然然 后用相應(yīng)的公式計(jì)算出流量。后用相應(yīng)的公式計(jì)算出流量。 （應(yīng)用較廣）（應(yīng)用較廣）2022-6-199第8頁(yè)/共69頁(yè)第九頁(yè)，共69頁(yè)。2022-6-1910第9頁(yè)/共69頁(yè)第十頁(yè)，共69頁(yè)。2022-6-1911第10頁(yè)/共69頁(yè)第十一頁(yè)，共69頁(yè)。第一節(jié)第一節(jié) 流體速度大小流體速度大小(dxio)(dxio

3、)的的測(cè)量測(cè)量或單獨(dú)或單獨(dú)(dnd)的總壓和靜壓，可采用三種的總壓和靜壓，可采用三種不同的方法：不同的方法： 利用壁面開(kāi)孔測(cè)靜壓，用總壓探針測(cè)總壓，如圖利用壁面開(kāi)孔測(cè)靜壓，用總壓探針測(cè)總壓，如圖4-14-1，進(jìn)而求出，進(jìn)而求出 壓差；壓差； 利用靜壓探針測(cè)靜壓，用總壓利用靜壓探針測(cè)靜壓，用總壓 探針測(cè)總壓；探針測(cè)總壓； 利用速度探針測(cè)總壓與靜壓之差。利用速度探針測(cè)總壓與靜壓之差。圖圖1 壓差測(cè)量示意圖壓差測(cè)量示意圖2022-6-19第11頁(yè)/共69頁(yè)第十二頁(yè)，共69頁(yè)。第一節(jié)第一節(jié) 流體速度流體速度(sd)(sd)大小的測(cè)大小的測(cè)量量2022-6-1913第12頁(yè)/共69頁(yè)第十三頁(yè)，共69頁(yè)。

4、圖圖4-2 L4-2 L形速度探針的幾何形速度探針的幾何(j h)(j h)關(guān)系關(guān)系0.3d2022-6-1914第13頁(yè)/共69頁(yè)第十四頁(yè)，共69頁(yè)。圖圖4-3 4-3 流向流向(li xin(li xin) )偏斜角偏斜角的影響的影響2022-6-1915第14頁(yè)/共69頁(yè)第十五頁(yè)，共69頁(yè)。式中：式中：,分別分別(fnbi)為為分別分別(fnbi)為為時(shí)總壓孔與靜壓孔的測(cè)量值；時(shí)總壓孔與靜壓孔的測(cè)量值；時(shí)總壓孔與靜壓孔的測(cè)量值；時(shí)總壓孔與靜壓孔的測(cè)量值；2022-6-1916第15頁(yè)/共69頁(yè)第十六頁(yè)，共69頁(yè)。0，壓力，壓力(yl)系數(shù)系數(shù)。2022-6-1917第16頁(yè)/共69頁(yè)第十

5、七頁(yè)，共69頁(yè)。其中，速度探針其中，速度探針(tn zhn)校正系數(shù)校正系數(shù)由實(shí)驗(yàn)由實(shí)驗(yàn)(shyn)確定：確定：與探針頭部形狀、靜壓孔的位置以及感受部分的加工精度等有關(guān)。與探針頭部形狀、靜壓孔的位置以及感受部分的加工精度等有關(guān)。2022-6-1918第17頁(yè)/共69頁(yè)第十八頁(yè)，共69頁(yè)。圖圖4-4 4-4 笛形管探針笛形管探針(tn zhn)(tn zhn)示意圖示意圖2022-6-1919第18頁(yè)/共69頁(yè)第十九頁(yè)，共69頁(yè)。2022-6-1920第19頁(yè)/共69頁(yè)第二十頁(yè)，共69頁(yè)。圖圖4-5 4-5 三種三種(sn zhn(sn zhn) )測(cè)高含塵濃度氣流的動(dòng)壓管測(cè)高含塵濃度氣流的動(dòng)壓

6、管吸氣吸氣(x q)(x q)式式遮板式遮板式(bnsh)(bnsh)背靠式背靠式2022-6-1921第20頁(yè)/共69頁(yè)第二十一頁(yè)，共69頁(yè)。二、可壓縮性對(duì)氣流速度測(cè)量的影響二、可壓縮性對(duì)氣流速度測(cè)量的影響 在高速氣流中，必須考慮影響氣體在高速氣流中，必須考慮影響氣體(qt)(qt)密度的壓力絕對(duì)值密度的壓力絕對(duì)值，因?yàn)闅饬魉俣鹊淖兓瘯?huì)引起壓力變化。，因?yàn)闅饬魉俣鹊淖兓瘯?huì)引起壓力變化。 等熵流動(dòng)的可壓縮性氣體等熵流動(dòng)的可壓縮性氣體(qt)(qt)的伯努利方程為：的伯努利方程為：代入等熵流動(dòng)代入等熵流動(dòng)(lidng)(lidng)的過(guò)程方程式：的過(guò)程方程式：2022-6-1922第21頁(yè)/共6

7、9頁(yè)第二十二頁(yè)，共69頁(yè)。式中，式中，k是氣體是氣體(qt)的等熵指數(shù)，對(duì)于空氣，的等熵指數(shù)，對(duì)于空氣，k=1.4.引入馬赫數(shù)引入馬赫數(shù)Ma, Ma, 可得速度可得速度c c與壓差與壓差(y ch)(y ch)的函數(shù)關(guān)系，即的函數(shù)關(guān)系，即2022-6-1923第22頁(yè)/共69頁(yè)第二十三頁(yè)，共69頁(yè)。把上式用牛頓二項(xiàng)式展開(kāi)把上式用牛頓二項(xiàng)式展開(kāi)(zhn ki)(zhn ki)，并寫(xiě)成壓差形式：，并寫(xiě)成壓差形式：考慮考慮(kol)(kol)可壓縮性時(shí)，氣流速度的公式為：可壓縮性時(shí)，氣流速度的公式為：式中，式中，是對(duì)可壓縮性的修正是對(duì)可壓縮性的修正(xizhng)(xizhng)系數(shù)，它與系數(shù)，它與

8、MaMa有關(guān)。有關(guān)。2022-6-1924第23頁(yè)/共69頁(yè)第二十四頁(yè)，共69頁(yè)。表表4-14-1關(guān)系關(guān)系(gun x)(gun x)Ma0.10.20.30.40.50.60.70.80.91.00.00250.010.02250.040.06250.090.1280.1730.2190.2752022-6-1925第24頁(yè)/共69頁(yè)第二十五頁(yè)，共69頁(yè)?？蓧嚎s性氣流速度公式的三種近似關(guān)系可壓縮性氣流速度公式的三種近似關(guān)系(gun x)(gun x)：第一種情況，第一種情況，第二種情況第二種情況(qngkung)(qngkung)，第三種情況第三種情況(qngkung)(qngkung)，（

9、a）（b）（c）2022-6-1926第25頁(yè)/共69頁(yè)第二十六頁(yè)，共69頁(yè)。圖圖4-64-6 的近似值與精確的近似值與精確(jngqu)(jngqu)值之比隨值之比隨MaMa的變化的變化11式（式（a a）曲線(xiàn)）曲線(xiàn)(qxin)(qxin)， 2 2式（式（b b）曲線(xiàn)）曲線(xiàn)(qxin), 3(qxin), 3式（式（c c）曲線(xiàn)）曲線(xiàn)(qxin)(qxin)2022-6-1927第26頁(yè)/共69頁(yè)第二十七頁(yè)，共69頁(yè)。第二節(jié)第二節(jié) 二維流場(chǎng)中流動(dòng)方向二維流場(chǎng)中流動(dòng)方向(fngxing)(fngxing)的的測(cè)量測(cè)量2022-6-1928第27頁(yè)/共69頁(yè)第二十八頁(yè)，共69頁(yè)。圖圖4-7 4

10、-7 方向方向(fngxing)(fngxing)探針探針2022-6-1929第28頁(yè)/共69頁(yè)第二十九頁(yè)，共69頁(yè)。方向方向(fngxing)測(cè)測(cè)量方法量方法對(duì)向測(cè)量：使探針繞其本身的軸轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)兩測(cè)孔所指示對(duì)向測(cè)量：使探針繞其本身的軸轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)兩測(cè)孔所指示 的壓力相等時(shí)，兩孔的對(duì)稱(chēng)中心就與流動(dòng)方的壓力相等時(shí)，兩孔的對(duì)稱(chēng)中心就與流動(dòng)方 向一致。這時(shí)相對(duì)于一定向一致。這時(shí)相對(duì)于一定(ydng)的參的參 考方向考方向（初（初 始位置）就可以決定流動(dòng)方向角。始位置）就可以決定流動(dòng)方向角。不對(duì)向測(cè)量：將兩孔的對(duì)稱(chēng)軸固定在某一參考方向，測(cè)量不對(duì)向測(cè)量：將兩孔的對(duì)稱(chēng)軸固定在某一參考方向，測(cè)量 兩孔的壓力差

11、，根據(jù)校正曲線(xiàn)（兩孔壓差兩孔的壓力差，根據(jù)校正曲線(xiàn)（兩孔壓差與與 流動(dòng)流動(dòng)(lidng)方向的關(guān)系）確定流體流方向的關(guān)系）確定流體流向。向。2022-6-1930第29頁(yè)/共69頁(yè)第三十頁(yè)，共69頁(yè)。圖圖4-8 4-8 方向方向(fngxing)(fngxing)探針中的參數(shù)探針中的參數(shù)- - 速度的平面速度的平面(pngmin)(pngmin)流向角，即速度流向角，即速度c c 在在xyxy平面平面(pngmin)(pngmin)內(nèi)的投內(nèi)的投 影與影與x x軸的夾角；軸的夾角；- - 校正角，即探針的幾何軸線(xiàn)校正角，即探針的幾何軸線(xiàn)x x與空氣動(dòng)力軸線(xiàn)與空氣動(dòng)力軸線(xiàn) 之間的夾角；之間的夾角；

12、2022-6-1931第30頁(yè)/共69頁(yè)第三十一頁(yè)，共69頁(yè)。2022-6-1932第31頁(yè)/共69頁(yè)第三十二頁(yè)，共69頁(yè)。圖圖4-9 L4-9 L形和形和U U形方向形方向(fngxing)(fngxing)探針探針2022-6-1933第32頁(yè)/共69頁(yè)第三十三頁(yè)，共69頁(yè)。圖圖4-10 4-10 圓柱形三孔式探針圓柱形三孔式探針(tn zhn)(tn zhn)2022-6-1934第33頁(yè)/共69頁(yè)第三十四頁(yè)，共69頁(yè)。圖圖11 11 流體流體(lit)(lit)對(duì)圓柱體繞流對(duì)圓柱體繞流其中其中(qzhng)K0是探針中孔的校正系數(shù)。是探針中孔的校正系數(shù)。側(cè)孔壓力為：側(cè)孔壓力為：其中其中

13、K1是探針一個(gè)側(cè)孔的校正系數(shù)。是探針一個(gè)側(cè)孔的校正系數(shù)。2022-6-1935第34頁(yè)/共69頁(yè)第三十五頁(yè)，共69頁(yè)。2/202cKpps將將代入代入流體速度流體速度(sd)大小為大小為2022-6-1936第35頁(yè)/共69頁(yè)第三十六頁(yè)，共69頁(yè)。2022-6-1937第36頁(yè)/共69頁(yè)第三十七頁(yè)，共69頁(yè)。2022-6-1938第37頁(yè)/共69頁(yè)第三十八頁(yè)，共69頁(yè)。圖圖11 11 流體流體(lit)(lit)對(duì)圓柱體繞流對(duì)圓柱體繞流代入位流繞圓柱體代入位流繞圓柱體流動(dòng)流動(dòng)(lidng)的伯努利方程的伯努利方程（d）2022-6-1939第38頁(yè)/共69頁(yè)第三十九頁(yè)，共69頁(yè)。又因又因，將其

14、代入式（，將其代入式（d d），并變換），并變換(binhun)(binhun)可得流體總壓、靜壓可得流體總壓、靜壓以及代表速度特性以及代表速度特性(txng)(txng)的的ps/p0ps/p0與與、p1p1、p2p2、p3p3的函數(shù)關(guān)系：的函數(shù)關(guān)系：2022-6-1940第39頁(yè)/共69頁(yè)第四十頁(yè)，共69頁(yè)。2022-6-1941第40頁(yè)/共69頁(yè)第四十一頁(yè)，共69頁(yè)。2022-6-1942第41頁(yè)/共69頁(yè)第四十二頁(yè)，共69頁(yè)。圖圖12 12 方向方向(fngxing)(fngxing)特性曲線(xiàn)特性曲線(xiàn)圖圖13 13 速度速度(sd)(sd)特性特性2022-6-1943第42頁(yè)/共69

15、頁(yè)第四十三頁(yè)，共69頁(yè)。圖圖13 13 總壓特性總壓特性(txng)(txng)2022-6-1944第43頁(yè)/共69頁(yè)第四十四頁(yè)，共69頁(yè)。2022-6-1945第44頁(yè)/共69頁(yè)第四十五頁(yè)，共69頁(yè)。式中，式中，k k 為等熵指數(shù)為等熵指數(shù)(zhsh)(zhsh)。2022-6-1946第45頁(yè)/共69頁(yè)第四十六頁(yè)，共69頁(yè)。2022-6-1947第46頁(yè)/共69頁(yè)第四十七頁(yè)，共69頁(yè)。第三節(jié)第三節(jié) 三維流場(chǎng)中流向三維流場(chǎng)中流向(li (li xinxin) )的測(cè)量的測(cè)量2022-6-1948第47頁(yè)/共69頁(yè)第四十八頁(yè)，共69頁(yè)。圖圖12 12 四孔圓柱探針?biāo)目讏A柱探針 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)(ji

16、gu)(jigu)示意示意2022-6-1949第48頁(yè)/共69頁(yè)第四十九頁(yè)，共69頁(yè)。圖圖13 13 Ma數(shù)校正曲線(xiàn)數(shù)校正曲線(xiàn)圖圖14 14 俯仰角、靜壓、總壓校正曲線(xiàn)俯仰角、靜壓、總壓校正曲線(xiàn)2022-6-1950第49頁(yè)/共69頁(yè)第五十頁(yè)，共69頁(yè)?？倝汉挽o壓的計(jì)算總壓和靜壓的計(jì)算(j sun)(j sun)式：式：p0=p1+p0r(p1-p2)ps=p1-psr(p1-p2)2022-6-1951第50頁(yè)/共69頁(yè)第五十一頁(yè)，共69頁(yè)。圖圖15 15 五孔球形探針五孔球形探針(tn zhn)(tn zhn)2022-6-1952第51頁(yè)/共69頁(yè)第五十二頁(yè)，共69頁(yè)。圖圖16 16

17、理想流體繞圓球流動(dòng)理想流體繞圓球流動(dòng)(lidng)(lidng)2022-6-1953第52頁(yè)/共69頁(yè)第五十三頁(yè)，共69頁(yè)。2022-6-1954第53頁(yè)/共69頁(yè)第五十四頁(yè)，共69頁(yè)。2022-6-1955第54頁(yè)/共69頁(yè)第五十五頁(yè)，共69頁(yè)。2022-6-1956第55頁(yè)/共69頁(yè)第五十六頁(yè)，共69頁(yè)。2022-6-1957第56頁(yè)/共69頁(yè)第五十七頁(yè)，共69頁(yè)。圖圖17 17 球形五孔探針球形五孔探針(tn zhn)(tn zhn)校正曲線(xiàn)校正曲線(xiàn)2022-6-1958第57頁(yè)/共69頁(yè)第五十八頁(yè)，共69頁(yè)。2022-6-1959第58頁(yè)/共69頁(yè)第五十九頁(yè)，共69頁(yè)。2022-6-

18、1960一、探頭一、探頭(tn tu)(tn tu)及其型式及其型式熱線(xiàn)熱線(xiàn)(rxin)(rxin)探頭探頭熱絲探頭熱絲探頭(tn tu)(tn tu)熱膜探頭熱膜探頭(tn tu)(tn tu)第59頁(yè)/共69頁(yè)第六十頁(yè)，共69頁(yè)。2022-6-1961圖圖18 18 典型的熱探頭典型的熱探頭(tn tu)(tn tu)管管（a a）一元熱線(xiàn)探頭）一元熱線(xiàn)探頭(tn tu) (tn tu) （b b）熱膜探頭）熱膜探頭(tn tu) (tn tu) （c c）三元熱線(xiàn)探頭）三元熱線(xiàn)探頭(tn tu)(tn tu)熱線(xiàn)探頭根據(jù)測(cè)量要求有一元、二元、三元探頭之分，分別用于熱線(xiàn)探頭根據(jù)測(cè)量要求有一

19、元、二元、三元探頭之分，分別用于測(cè)量一元、平面測(cè)量一元、平面(pngmin)(pngmin)和空間流動(dòng)。和空間流動(dòng)。第60頁(yè)/共69頁(yè)第六十一頁(yè)，共69頁(yè)。2022-6-1962第61頁(yè)/共69頁(yè)第六十二頁(yè)，共69頁(yè)。2022-6-1963如果保持如果保持(boch)(boch)熱線(xiàn)的溫度一定（即電阻一定），則可以建立熱線(xiàn)電流和流體熱線(xiàn)的溫度一定（即電阻一定），則可以建立熱線(xiàn)電流和流體速度的關(guān)系，這就是等溫法的原理。速度的關(guān)系，這就是等溫法的原理。熱線(xiàn)與流動(dòng)方向正交時(shí)，流體對(duì)熱線(xiàn)的冷卻能力最大，隨著二者交角不熱線(xiàn)與流動(dòng)方向正交時(shí)，流體對(duì)熱線(xiàn)的冷卻能力最大，隨著二者交角不斷減小，流體對(duì)熱線(xiàn)的冷卻能力將不斷減小。斷減小，流體對(duì)熱線(xiàn)的冷卻能力將不斷減小。熱絲的簡(jiǎn)化模型如圖熱絲的簡(jiǎn)化模型如圖1919，金屬絲由電流加熱，它，金屬絲由電流加熱，它的溫度高于周?chē)橘|(zhì)溫度，由于熱線(xiàn)的長(zhǎng)徑比的溫度高于周