421流速和流量測量的基本概念52課件講解

4.2流速和流量測量

4.2.1流速和流量測量的基本概念

1.氣流速度測量流速是供暖通風(fēng)空調(diào)工程中流體運動狀態(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)濟運行具有重要意義。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。4.2流速和流量測量

4.2.1流速和流量測量的基本概念

流速是供暖通風(fēng)空調(diào)工程中流體運動狀態(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)濟運行具有重要意義。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。畢托管測速利用了氣流的速度和壓力的關(guān)系，對圖5-1所示的測速管，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，按下式進行速度校正對于S型畢托管對于標準畢托管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，按下式進行速度校正對于S型畢托管對于標準畢托管二、常用畢托管結(jié)構(gòu)與類型

標準（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

圖5-3測高含塵氣流畢托管(a)S型畢托管；(b)直型畢托管圖5-4笛型動壓平均管

三、使用畢托管測流體速度的注意事項

1)當流速較低時，動壓很小，使二次儀表很難準確地指示此動壓值，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。3)S型畢托管(或其他畢托管)在使用前必須用標準畢托管進行校正，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準畢托管和被校畢托管進行對比測定，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)進行流速測量。當頻率為的激光照射隨流體一起運動的粒子時，激光被粒子散射。散射光的頻率為，入射激光與散射光的頻率差是與流速成正比的。因此只要測出此頻率差即可求出流速值。測量頻率差的光路系統(tǒng)有多種，圖5-5所示為參考光路系統(tǒng)。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-運動的微粒；N-光柵；PD-光電檢測器

據(jù)此可按式(5-4)算出流體流速值圖5-6單光束系統(tǒng)光路示意圖LS-激光器；P-運動的微粒；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行激光測速。加入的粒子應(yīng)與被測流體有相同的運動狀態(tài)，粒子應(yīng)細而呈球狀，一般直徑為0.3～10μm。激光測速的優(yōu)點為屬非接觸測量，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

熱線風(fēng)速儀分恒流式和恒溫式兩種。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。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。一、恒流式熱線風(fēng)速儀二、恒溫式熱線風(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)