第七章 流速测量-2014

1、第7章 流速(li s)及流量测量 共五十页11:08:58本章主要(zhyo)内容流量(liling)测量方法流速测量方法机械法叶轮式散热率法热线式、热球式动力测压法毕托管激光多普勒效应速度法差压式、涡轮式、电磁式、超声波式容积法椭圆齿轮、薄膜式质量法共五十页第一节 流速(li s)测量机械法散热率法动力(dngl)测压法激光多普勒测速法共五十页一机械法测量(cling)流速1、种类(zhngli)：翼式、杯式杯式翼式测量原理：空气通过转杯时，推动叶片转动。根据叶轮转速与气流速度成正比的原理进行速度测量共五十页 杯型机械式风速(fn s)、风向仪翼型机械式风速仪适用范围：可用来测定仪表所在位

2、置的气流速度，也可用于大型管道中气流的速度场，尤其适用于相对湿度较大的气流速度的测定。广泛(gungfn)用于通风、空调的风速测量。可将叶轮的转速转换成电信号。共五十页注意事项测压前需调零测定时必须将叶轮风速仪全部置于气流中气流方向应垂直于叶轮的平面待气流推动叶轮转动2030秒后再启动开关开始测量测定完毕应将指针回零读得风速值后还应在仪器所附的校正曲线上查得实际的风速值测量平均风速，不适于测量脉动(midng)气流和气流瞬时速度共五十页共五十页AVM-03风速计风速计档位测量范围分辨率误差M/S0.3-45.00.1 3% or 0.1 位KNOTS0.6-88.00.1 3% or 0.1

3、位ft/min60-880010 3% or 10 位Km/hr1-140.00.1 3% or 0.1 位温度(AVM-03)0-600.1 0.8温度(AVM-03)32-1400.1 1.5共五十页二散热率法测量(cling)流速原理：散热率与流体的速度相关测量仪器热线(rxin)风速仪恒流法恒温法热膜风速仪热敏电阻恒温风速热球风速仪共五十页、热线风速仪利用被加热(ji r)的金属丝的热量损失来测量气体流速的共五十页ITTvIv恒流型恒温型共五十页恒流型热线风速仪 如果在热线工作过程中，人为地用一恒值电流对热线加热，由于流体(lit)对热线对流冷却，且冷却能力随着流速的增大而加强。当流速

4、呈稳态时，则可根据热线电阻值的大小确定流体的速度。特点：电路简单，敏感元件易老化，稳定性差，很少用于流速(li s)测量恒流式工作原理图共五十页恒温(hngwn)型热线风速仪 如果在热线工作过程中，始终保持热线的温度不变，则可通过测得流经热线的电流值来确定流体的速度。在实际测量电路(dinl)中，测量的不是流经电路(dinl)的电流，而是惠斯顿电桥的桥顶电压。克英公式：E2=A+Bun特点：敏感元件工作于恒温状态，稳定性好。精度较高，广泛用于流速测量，尤其是脉动气流的测量b)恒温式工作原理图共五十页热线(rxin)风速仪工作原理图a) 恒流式b) 恒温(恒电阻)式共五十页热线(rxin)风速仪

5、共五十页共五十页共五十页热球风速仪共五十页1、原理(yunl) 当气流速度较小，可不考虑流体的可压缩性，并认为气流的密度为常数，建立伯努利方程：结论(jiln)：测出总压和静压即可测得流体流速动力测压法基础式中，K为速度校正系数，标准化毕托管为0.96左右，S型毕托管一般为0.830.87三、空气动力测压法测量流速共五十页对于(duy)可压缩性气体来说，总压和静压之间的关系式为：可压缩性修正(xizhng)系数绝热指数马赫数在通风空调工程中，气体流速一般低于40m/s，空气温度为20，音速为343m/s共五十页国标中规定：测压管的使用上限流体马赫数M200。上限或下限的规定都是为了避免(bmi

6、n)造成过大的测量误差。气体(qt)的可压缩性程度对于动压的影响很小，一般情况下可忽略。（1+）=1.0034共五十页测压差的方法利用总压管、静压管，分别测量流体(lit)的总压和静压，以确定流体(lit)速度利用专门设计的复合测压管，同时测量流体的总压和静压（或两者之差），以确定流体速度共五十页2、静压的测量(cling)测量方法静压管壁面测静压静压管：用细管弯成L形，头部为半球形，在水平(shupng)测量段的表面上均匀布置测压孔，一般至少为6个，另一端接压力表，用来测量静压。共五十页注意：在不影响静压管强度的前提下，减少静压管直径D，从而减少对气流的影响测压孔开在距离管柱810D，距离端

7、部36D。使测得的静压不受管柱和端部的影响静压管尽可能放置的与气流方向一致，偏离(pinl)方向应在不灵敏度范围之内测压孔一般为0.51.0mm，太小易堵，太大则加入部分动压共五十页壁面静压测量(cling)1-测孔 2-U型液柱微压计 3-壁面 壁面测量静压测压孔直接开在管壁上测量孔附近的壁面要光滑平整孔轴要与壁面垂直孔径一般(ybn)为0.5mm适用于测量平直流道内流体静压共五十页3、总压的测量 测量仪器(yq)L形总压管圆柱形总压管套管式总压管测量方法测量流体总压时，总压管的感测头应对准来流方向希望总压管对流动方向越不敏感越好共五十页（1）L形毕托管：制造容易，使用安装方便。对流动偏斜角

8、的灵敏性取决于压力孔直径(zhjng)与管子外径之比以及总压管感测头的形状共五十页（2）圆柱形总压管（3）套管(to un)式总压管共五十页4、毕托管将总压管和静压管组合在一起，同时(tngsh)测得流体的总压和静压之差的复合管，称为毕托管。 K为速度校正系数，一般情况下毕托管在使用之前需要(xyo)进行标定。毕托管速度计算公式：共五十页特点：结构简单，使用、制造方便，价格便宜，坚固(jing)可靠，精度高。毕托管测量的是空间某点处的平均速度，它的头部尺寸决定了它的空间分辨率根据所测量的流体性质，将毕托管设计成不同的形状，常用的有L形和S形。共五十页（1）L形毕托管(tugun)：标准毕托管毕

9、托管(tugun)的分类适用场合：测量清洁气流的速度，或对其他结构形式的毕托管及流速仪表标定。L形毕托管1-总压测孔2-感测头 3-外管-静压孔-内管-管柱-静压引出管-总压引出管共五十页（2）S形毕托管 迎着流体的开口端测量流体的总压，背着流体的开口端测量流体的静压。特点：结构简单，制造方便，但测压管对来流方向的变化很敏感适用场合：测量含尘浓度较高的气流速度或粘度较大(jio d)的液体，速度校正系数一般为0.830.87。共五十页测量(cling)平均动压，即测量(cling)平均流速。只适用于圆形风道（3）动压平均(pngjn)管动压平均管1-总压平均管 2-静压管 3-管道共五十页国际

10、标准化组织（ISO）测速上、下限的规定一般规定毕托管(tugun)直径与被测管道直径（内径）之比不超过0.02，最大不得超过0.04S形或其他毕托管使用前必须用标准毕托管进行校正，得到其校正系数（4）毕托管(tugun)使用条件共五十页解：6个测点动压值120.63、142.79、157.70、158.09、173.58、197.51Pa 例7-1 用标准毕托管测量(cling)空调送风管道内空气流速，KP0.96，风道空气静压p0980Pa（真空度），大气压B=101325Pa，空气温度t=20，空气气体常数R=287J/(kg.k)，风道断面上6个测点的动压读数（微压计系数为0.2）分别为

11、61.5、72.8、80.6、80.5、88.5、100.7mmH2O，求风道内空气平均流速。共五十页5. 流动(lidng)方向的测量与复合测压管能同时(tngsh)测出流体的总压及流速的大小和方向的测压管称为复合测压管在平面流场的测量中，常用二元复合测压管测量流体的总压、静压及流速的大小和方向。形状：圆柱形、管束形和楔形测量空间流场中常用五孔三元测压管流动速度的大小和方向及流体的压力，形状：球形、管束形和楔形共五十页测量(cling)流体总压测量流动方向共五十页球形三孔测速管构造1-赤道面2-子午面3-三孔感压球形探头4-接管5-干管(n un)6-传压管 7-分度盘8-指针9-锁紧螺钉1

12、0-键槽11-接嘴共五十页三孔测速管感压探头的形状a) 球形b) 尖劈形c) 普通圆柱形d) 发散(fsn)圆柱形e) 聚合圆柱形共五十页共五十页四激光(jgung)多普勒测速仪 激光多普勒测速仪是利用随流体运动的微粒散射光的多普勒效应来进行速度测量。静止的激光光源发射的激光照射到随流体运动的粒子上，同时粒子又将接收到的光波(gungb)向外散射。当静止光接收器所收到的散射光频率fs与静止光源的光波频率f0之差与运动粒子的速度成正比。这个差值就叫多普勒频率。共五十页共五十页时间t内，粒子(lz)P接收到的固定光源I发出的全波数共五十页时间t内，以粒子P为发射光源(gungyun)，固定接收器S

13、收到的的全波数共五十页因微粒(wil)速度uc，上式可简化为un=ucos 共五十页参考光束系统光路示意图LS-激光器S-分光镜M-反射镜L1、L2-透镜(tujng)P-运动的微粒 N-光阑PD-光电检测器测量多普勒频移的基本(jbn)光路系统共五十页单光束系统(xtng)光路示意图LS-激光器S-分光镜M-反射镜L-透镜P-运动的微粒 N-光阑PD-光电检测器共五十页双光束系统光路示意图LS-激光器S-分光镜M-反射镜L1、L2-透镜(tujng)P-运动的微粒 N-光阑PD-光电检测器共五十页非接触式测量动态响应快空间分辨率高严格线性测量测量精度高测速范围广且测量方向(fngxing)特性稳定要求激光能照进、穿透流体；信号质量受散射粒子的影响，粒子能完全随流体介质流动；价格昂贵激光(jgung)多普勒测速仪的特点共五十页内容摘要第7章 流速及流量测量。机械法叶轮式。散热率法热线式、热球式。动力测压法毕托管。容积法椭圆齿轮、薄膜式。根据叶轮转速与气流速度成正比的原理进行速度测量。当流速呈稳态时，则可根据热线电阻值的大小确定