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风速测定风速测定
通风工程中,常用的风流速度测定方法见下表所示。
风速测定方法
方 法 应 用 量程(m/s) 精度(%)
示踪技术 适用于低速,方向性强,但测定麻烦 ,多用于风流结构的测定 0.025-0.25 10-20
卡他计法 适用于低速,无方向性,测定麻烦,多用于室内定 0.1-1
机械风表 无方向性,适用于一般风速测定,也可用于地下井巷风速。 0.5-15 5-20
易损,应定期校正
动压法 多用于管道风速测定,在量程下精度较低 3-50(U) 0.9-50(微) 1-5
热球风速仪 可用于管道、井巷风速测定,在量程下限精度较低 0.05-30 3-20
热线风速仪 适用于低速定向或非定向的风速测定 0.005-5 1-20
激光测速仪 适用于各种流速的测定 0.0001-1000 1-10
1.空气示踪法测定风速
空气示踪法是把有色烟雾(称为示踪气体)释放于运动的空气中,根据示踪气体在一定时间t内的距离L,即可计算出风速大小u为:
u=L/t (2-4-3)
常用的示踪气体有氯化铵(NH4Cl),六氟化硫(SF6)等。SF6比较稳定,适用于通风模拟试验。
2.卡他计法测定风速
用卡他计测定出测点的卡他度及温度,然后根据经验公式计算出相应的风速。一般卡他计说明书上附有计算风速的经验公式,也可用下式经验公式计算:
u=(((HD/(36.5-t)-0.2)/0.4)2)
式中 HD——测点气流的卡他度;
t——测点气流的温度,℃;
u——测点气流的速度,m/s。
3.机械风表与电子风表测定风速
(1)机械风表的类型
常用风表有杯式和翼式两种(如图2-4-15所示)。杯式风表用于风速大于10m/s的高风速测定;翼式风表用于测定0.1~10m/s的中等风速,具有高灵敏度的翼式风表可以测定0.1~0.5m/s的低风速。
(2)机械风表的组成结构
杯式和翼式风表内部结构相似,是由一套特殊的钟表转动机构、指针和叶轮组成。杯式的叶轮是四个杯状铝勺,翼式则为八张铝片。此外,风表上有一个启动和停止指针转动的小杆,打开时指针随叶轮转动,关闭时叶轮虽转动但指针不动。某些风表还有回零装置,以便从零开始计量表速。
(3)机械风表的测定
测定时,先回零,待叶轮转动稳定后打开开关,则指针随着转动,同时记录时。约经1~2min,关闭开关。测完后,根据记录的指针读数和指针转动时间,算出风表指示表速N:
N=(Nt-N0) / t
然后由下式(2—4-6)或图2-4-16曲线换算成实际风速u。
u = aN+b
式中 N0——测定前风表的读数,转;
t——测定时间,s;
Nt——测定t时间后风表的读数,转;
N——风表的指示表速,转/s或m/s;
a、b——常数;
u——测定的实际风速,m/s。
值得注意的是,因机械风表转动部件很容易磨损,磨损后精度降低,因此需定期校正。校正一般在室内专门的设备上进行,也可采用精度高的测风仪进行。校正的原理就是把待测风表置于风速已知的风流中,测出风表的读数,根据风表读数与实际风速的差别即可得出校正曲线。
(4)电子(数字)风表测定风速
随着机电一体化技术的发展,机械风表与电子技术结合,形成了电子风表、数字风表和遥测风向风速仪等,大大提高了风速的测定效率和准确度。
4.动压法测定风速
采用皮托管与压差计测出风流的动压Hu,然后按下式计算出相应的风速: u=SQRT(2Hu/ρ)
其中Hu为断面风流平均动压(Pa),ρ为空气密度(kg/m3)。皮托管动压法主要用于管道风速测定。由于管道风速分布是不均匀的,因此要测出管道内的平均风速,需要在管道断面上布置多个测点。这些测点的布置一般按等环面积法进行。
所谓等环面积法,就是将圆管横断面划分成若干个等面积的同心环,每一个等面积环里相应有一个测点圆环。用皮托管压差计测定时,在互相垂直的两个直径上,可以测得每个测点圆环的四个动压值,以此一系列的动压值,就可以计算出管道全断面的平均风速。各测点圆环半径按下式计算:
Ri=R SQRT((2i-1)/2n)
式中 Ri——第I个测点圆环半径,m;
R——风筒半径,m;
i——从风筒中心算起圆环序号;
n——测点圆环数。
测点圆环的数量n,应根据被测风管的直径大小来确定。一般直径为300~600mm时,n取3,直径为700~1000mm时,n取4。
风管全断面的平均动压Hu(Pa)计算式为
Hu=((SQRTu1+ SQRTu2+ …+SQRTum)/m)2
其中Hu1为第一测点的动压(Pa),依此类推;m为测点总数。
对于矩形风管,可采用“等面积格”法测定。测点布置如图2-4-21所示,将断面划分为若干等面积的格,在每格中设测点,测定出动压,然后求出平均动压,再计算出断面的平均风速。
5.热式风速仪测定风速
包括热球风速仪、热线风速仪等,其原理是通过热敏感元件因风速变化引起其温度变化而使其电性参数改变,从而实现对风速的测定。图2-4-22为热球风速仪。
热式风速计同热球风速计相比,探头坚固耐用,测试精度更高。同叶轮风速计相比,测试精度更高,更易于测试狭小空间的气流。并且增加了风压测试功能。主要技术指标:计测风速范围为0.1~50m/s。
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