《热工测量与节能控制》课件-项目五 流速测量

第五章

流速测量主要内容•

第一节

毕托管流速测量•

第二节

激光测速仪•

第三节

热线风速仪•

第四节

机械方法测量流速第一节

毕托管流速测量流速是供暖通风空调工程中流体运动状态的重要参数之一。流速对供暖通风空调工程的安全生产、经济运行具有重要意义。随着现代科学技术的发展，各种测量气流速度的方法也越来越多，目前常用的方法有：毕托管测速、热电风速仪、激光多普勒流速仪测速等。第一节

毕托管流速测量一、毕托管测速原理毕托管测速利用了气流的速度和压力的关系，根据不可压缩气体稳定流动的伯努利方程，流体参数在同一流线上有如下关系1+

ρp

V

p2=022(

p0

−

p)V

=ρ图5-1毕托管测速示意图第一节

毕托管流速测量•

考虑到实际测量条件与理想状态的不同，必须根据毕托管的结构特征和几何尺寸等因素，按下式进行速度校正2(

p0

−

p)V

=

KPρ•

对于S型毕托管K

p

=

0.83

~

0.87•

对于标准毕托管K

p

=

0.96第一节

毕托管流速测量二、常用毕托管结构与类型标准（基本型）毕托管、

S型毕托管、直型毕托管、动压平均毕托管•图5-2

基本型毕托管结构图第一节

毕托管流速测量S型毕托管(b)(a)图5-3

测高含尘气流毕托管(a)S型毕托管；(b)直型毕托管第一节

毕托管流速测量•

图5-4

笛型动压平均管第一节

毕托管流速测量第一节

毕托管流速测量三、使用毕托管测流体速度的注意事项1)当流速较低时，动压很小，使二次仪表很难准确地指示此动压值，要求流体雷诺数大于200。S型毕托管由于测端开口较大，在测量低流速时，受涡流和气流不均匀性的影响，灵敏度下降，流速不小于3m／s的流速。2)一般规定毕托管直径与被测管道直径(内径)之比不超过

0.02。管道内壁绝对粗糙度K与管道直径(内径)D之比,即相对粗糙度K／D不大于0.01。管道内径一般应大于100mm。第一节

毕托管流速测量•

3)S型毕托管(或其他毕托管)在使用前必须用标准毕托管进行校正，求出它的校正系数。校正方法是在风洞中以不同的速度分别用标准毕托管和被校毕托管进行对比测定，两者测得的速度值之比，称为被校毕托管的校正系数Kp。•

4)使用时应使总压孔正对着流体的流动方向，并使其轴线与流体流速方向一致，否则会引起测量误差。第二节

激光测速仪激光测速仪的工作原理为利用多普勒效应进行流速测量。当频率为f0的激光照射随流体一起运动的粒子时，激光被粒子散射。散射光的频率为f，入射激光与散射光的频率差f0

–f是与流速成正比的。因此只要测出此频率差即可求出流速值。Piv:ParticleImageVelocimetry,又称粒子图像测速法第二节

激光测速仪图5-5

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；P-运动的微粒；N-光栅；PD-光电检测器λ(

f0

−

f

)•

据此可按式(5-4)算出流体流速值

V

=θ2

sin2第二节

激光测速仪•

图5-6

单光束系统光路示意图•

LS-激光器；P-运动的微粒；L-透镜；S-分光镜；M-反射镜；PD-光电检测器•此频率差与流速成正比，可用式(5-4)计算，但此时的频率差为两束散射光的频率差。角为两束散射光的夹角第二节

激光测速仪激光测速特点•

激光测速仪的激光器可采用氦氖激光器和氩离子激光器。后者输出功率较大，但波长短，因而多普勒频差较大，这将使信号处理设备复杂化，且其激光频率的稳定性较差。因此一般采用激光频率较稳定，价格较便宜的氦氖激光器，只有当氦氖激光器功率不够时才使用氩离子激光器。光电元件一般采用光电倍增管。•

使用激光测速仪测流体流速时要求流体中一定要有使光散射的粒子。对一般液体或自来水，其自身已含有足够使光散射的粒子，无需加入粒子已可应用激光测速。对纯净气体或含粒子不够的流体，需加入粒子后才能进行激光测速。加入的粒子应与被测流体有相同的运动状态，粒子应细而呈球状，一般直径为0.3～10μm。第二节

激光测速仪激光测速的优点:属非接触测量，无干扰流动的物体，响应快，分辨率高。对气体、液体均能测量，流速测量范围宽(10-6

103m

s)～

／

。缺点为光学系统调整复杂，价格高。第三节

热线风速仪第三节

热线风速仪•

热线风速仪：恒流式和恒温式两种恒流式原理：把一个通有电流的带热体置入被测气流中，其散热量与气流速度有关，流速越大散热量越多。若通过带热体的电流恒定，则带热体所带的热量一定。带热体温度随其周围气流速度的提高而降低，根据带热体的温度测量气流速度，这就是目前普遍使用的恒流式热线风速仪的工作原理。第三节

热线风速仪恒温式原理：若保持带电体温度恒定，通过带热体的电流势必随其周围气流速度的增大而增大，根据通过带热体的电流测风速，这就是热敏电阻恒温式热线风速仪的工作原理。第三节

热线风速仪•

一、恒流式热线风速仪•恒流式热线风速仪是在变温状态下工作的，测头容易老化，使性能不稳定，且热惯性影响测量灵敏度，产生相位滞后。因此，现在的热线风速仪大多采用恒温式。图5-7

热线风速仪工作原理图(a)恒流式热线风速仪分第三节

热线风速仪图5-7

热线风速仪工作原理图恒温式热线风速仪第四节

机械方法测量流速•

机械方法测量流速是根据置于流体中的叶轮的旋转角速度与流体的流速成正比的原理来进行流速测量的。•

机械式风速仪是利用叶轮测量流速的实例第四节

机械方法测量流速翼式杯式适用范围：以前：风速范围为15—20m/s以内，只能测量流速平均值，不能测量脉动流。通过指针指示。目前：测速范围为0.25—30m/s，并且可测量流速的瞬时值。可将叶轮的转速转换成电信号。第四节

机械方法测量流速测量原理空气通过转杯时，推动叶片转动。根据叶片的角算流过的空第四节

机械方法测量流速翼式风速仪第四节

机械方法测量流速AVM-03风速计风速计档

位测量范围分辨率误差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%