《熱工測量與節(jié)能控制》課件-項目五 流速測量

第五章

流速測量主要內(nèi)容?

第一節(jié)

畢托管流速測量?

第二節(jié)

激光測速儀?

第三節(jié)

熱線風(fēng)速儀?

第四節(jié)

機(jī)械方法測量流速第一節(jié)

畢托管流速測量流速是供暖通風(fēng)空調(diào)工程中流體運(yùn)動狀態(tài)的重要參數(shù)之一。流速對供暖通風(fēng)空調(diào)工程的安全生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有重要意義。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種測量氣流速度的方法也越來越多，目前常用的方法有：畢托管測速、熱電風(fēng)速儀、激光多普勒流速儀測速等。第一節(jié)

畢托管流速測量一、畢托管測速原理畢托管測速利用了氣流的速度和壓力的關(guān)系，根據(jù)不可壓縮氣體穩(wěn)定流動的伯努利方程，流體參數(shù)在同一流線上有如下關(guān)系1+

ρp

V

p2=022(

p0

?

p)V

=ρ圖5-1畢托管測速示意圖第一節(jié)

畢托管流速測量?

考慮到實際測量條件與理想狀態(tài)的不同，必須根據(jù)畢托管的結(jié)構(gòu)特征和幾何尺寸等因素，按下式進(jìn)行速度校正2(

p0

?

p)V

=

KPρ?

對于S型畢托管K

p

=

0.83

~

0.87?

對于標(biāo)準(zhǔn)畢托管K

p

=

0.96第一節(jié)

畢托管流速測量二、常用畢托管結(jié)構(gòu)與類型標(biāo)準(zhǔn)（基本型）畢托管、

S型畢托管、直型畢托管、動壓平均畢托管?圖5-2

基本型畢托管結(jié)構(gòu)圖第一節(jié)

畢托管流速測量S型畢托管(b)(a)圖5-3

測高含塵氣流畢托管(a)S型畢托管；(b)直型畢托管第一節(jié)

畢托管流速測量?

圖5-4

笛型動壓平均管第一節(jié)

畢托管流速測量第一節(jié)

畢托管流速測量三、使用畢托管測流體速度的注意事項1)當(dāng)流速較低時，動壓很小，使二次儀表很難準(zhǔn)確地指示此動壓值，要求流體雷諾數(shù)大于200。S型畢托管由于測端開口較大，在測量低流速時，受渦流和氣流不均勻性的影響，靈敏度下降，流速不小于3m／s的流速。2)一般規(guī)定畢托管直徑與被測管道直徑(內(nèi)徑)之比不超過

0.02。管道內(nèi)壁絕對粗糙度K與管道直徑(內(nèi)徑)D之比,即相對粗糙度K／D不大于0.01。管道內(nèi)徑一般應(yīng)大于100mm。第一節(jié)

畢托管流速測量?

3)S型畢托管(或其他畢托管)在使用前必須用標(biāo)準(zhǔn)畢托管進(jìn)行校正，求出它的校正系數(shù)。校正方法是在風(fēng)洞中以不同的速度分別用標(biāo)準(zhǔn)畢托管和被校畢托管進(jìn)行對比測定，兩者測得的速度值之比，稱為被校畢托管的校正系數(shù)Kp。?

4)使用時應(yīng)使總壓孔正對著流體的流動方向，并使其軸線與流體流速方向一致，否則會引起測量誤差。第二節(jié)

激光測速儀激光測速儀的工作原理為利用多普勒效應(yīng)進(jìn)行流速測量。當(dāng)頻率為f0的激光照射隨流體一起運(yùn)動的粒子時，激光被粒子散射。散射光的頻率為f，入射激光與散射光的頻率差f0

–f是與流速成正比的。因此只要測出此頻率差即可求出流速值。Piv:ParticleImageVelocimetry,又稱粒子圖像測速法第二節(jié)

激光測速儀圖5-5

參考光束系統(tǒng)光路示意圖?

LS-激光器；S-分光鏡；M-反射鏡；L1、L2-透鏡；P-運(yùn)動的微粒；N-光柵；PD-光電檢測器λ(

f0

?

f

)?

據(jù)此可按式(5-4)算出流體流速值

V

=θ2

sin2第二節(jié)

激光測速儀?

圖5-6

單光束系統(tǒng)光路示意圖?

LS-激光器；P-運(yùn)動的微粒；L-透鏡；S-分光鏡；M-反射鏡；PD-光電檢測器?此頻率差與流速成正比，可用式(5-4)計算，但此時的頻率差為兩束散射光的頻率差。角為兩束散射光的夾角第二節(jié)

激光測速儀激光測速特點?

激光測速儀的激光器可采用氦氖激光器和氬離子激光器。后者輸出功率較大，但波長短，因而多普勒頻差較大，這將使信號處理設(shè)備復(fù)雜化，且其激光頻率的穩(wěn)定性較差。因此一般采用激光頻率較穩(wěn)定，價格較便宜的氦氖激光器，只有當(dāng)氦氖激光器功率不夠時才使用氬離子激光器。光電元件一般采用光電倍增管。?

使用激光測速儀測流體流速時要求流體中一定要有使光散射的粒子。對一般液體或自來水，其自身已含有足夠使光散射的粒子，無需加入粒子已可應(yīng)用激光測速。對純凈氣體或含粒子不夠的流體，需加入粒子后才能進(jìn)行激光測速。加入的粒子應(yīng)與被測流體有相同的運(yùn)動狀態(tài)，粒子應(yīng)細(xì)而呈球狀，一般直徑為0.3～10μm。第二節(jié)

激光測速儀激光測速的優(yōu)點:屬非接觸測量，無干擾流動的物體，響應(yīng)快，分辨率高。對氣體、液體均能測量，流速測量范圍寬(10-6

103m

s)～

／

。缺點為光學(xué)系統(tǒng)調(diào)整復(fù)雜，價格高。第三節(jié)

熱線風(fēng)速儀第三節(jié)

熱線風(fēng)速儀?

熱線風(fēng)速儀：恒流式和恒溫式兩種恒流式原理：把一個通有電流的帶熱體置入被測氣流中，其散熱量與氣流速度有關(guān)，流速越大散熱量越多。若通過帶熱體的電流恒定，則帶熱體所帶的熱量一定。帶熱體溫度隨其周圍氣流速度的提高而降低，根據(jù)帶熱體的溫度測量氣流速度，這就是目前普遍使用的恒流式熱線風(fēng)速儀的工作原理。第三節(jié)

熱線風(fēng)速儀恒溫式原理：若保持帶電體溫度恒定，通過帶熱體的電流勢必隨其周圍氣流速度的增大而增大，根據(jù)通過帶熱體的電流測風(fēng)速，這就是熱敏電阻恒溫式熱線風(fēng)速儀的工作原理。第三節(jié)

熱線風(fēng)速儀?

一、恒流式熱線風(fēng)速儀?恒流式熱線風(fēng)速儀是在變溫狀態(tài)下工作的，測頭容易老化，使性能不穩(wěn)定，且熱慣性影響測量靈敏度，產(chǎn)生相位滯后。因此，現(xiàn)在的熱線風(fēng)速儀大多采用恒溫式。圖5-7

熱線風(fēng)速儀工作原理圖(a)恒流式熱線風(fēng)速儀分第三節(jié)

熱線風(fēng)速儀圖5-7

熱線風(fēng)速儀工作原理圖恒溫式熱線風(fēng)速儀第四節(jié)

機(jī)械方法測量流速?

機(jī)械方法測量流速是根據(jù)置于流體中的葉輪的旋轉(zhuǎn)角速度與流體的流速成正比的原理來進(jìn)行流速測量的。?

機(jī)械式風(fēng)速儀是利用葉輪測量流速的實例第四節(jié)

機(jī)械方法測量流速翼式杯式適用范圍：以前：風(fēng)速范圍為15—20m/s以內(nèi)，只能測量流速平均值，不能測量脈動流。通過指針指示。目前：測速范圍為0.25—30m/s，并且可測量流速的瞬時值?？蓪⑷~輪的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成電信號。第四節(jié)

機(jī)械方法測量流速測量原理空氣通過轉(zhuǎn)杯時，推動葉片轉(zhuǎn)動。根據(jù)葉片的角算流過的空第四節(jié)

機(jī)械方法測量流速翼式風(fēng)速儀第四節(jié)

機(jī)械方法測量流速AVM-03風(fēng)速計風(fēng)速計檔

位測量范圍分辨率誤差m/sKNOTSft/minkm/hr℃0.3-45.00.6-88.060-88001-140.00-600.10.110±3%or0.1位±3%or0.1位±3%or10位±3%