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      通風(fēng)管道風(fēng)壓、風(fēng)速、風(fēng)量測定

      2021-8-4| 來(lái)源: 網(wǎng)絡(luò )整理| 查看: 150

      一、測定位置和測定點(diǎn)

      (一)測定位置的選擇

      通風(fēng)管道內風(fēng)速及風(fēng)量的測定,是通過(guò)測量壓力換算得到。測得管道中氣體的真實(shí)壓力值,除了正確使用測壓儀器外,合理選擇測量斷面、減少氣流擾動(dòng)對測量結果的影響很大。測量斷面應盡量選擇在氣流平穩的直管段上。測量斷面設在彎頭、三通等異形部件前面(相對氣流流動(dòng)方向)時(shí),距這些部件的距離應大于2倍管道直徑。當測量斷面設在上述部件后面時(shí),距這些部件的距離應大于4~5倍管道直徑。當測試現場(chǎng)難于滿(mǎn)足要求時(shí),為減少誤差可適當增加測點(diǎn)。但是,測量斷面位置距異形部件的最小距離至少是管道直徑的1.5倍。

      測定動(dòng)壓時(shí)如發(fā)現任何一個(gè)測點(diǎn)出現零值或負值,表明氣流不穩定,該斷面不宜作為測定斷面。如果氣流方向偏出風(fēng)管中心線(xiàn)15°以上,該斷面也不宜作測量斷面(檢查方法:畢托管端部正對氣流方向,慢慢擺動(dòng)畢托管,使動(dòng)壓值最大,這時(shí)畢托管與風(fēng)管外壁垂線(xiàn)的夾角即為氣流方向與風(fēng)管中心線(xiàn)的偏離角)。

      選擇測量斷面,還應考慮測定操作的方便和安全。

      (二)測試孔和測定點(diǎn)

      由于速度分布的不均勻性,壓力分布也是不均勻的。因此,必須在同一斷面上多點(diǎn)測量,然后求出該斷面的平均值。

      1圓形風(fēng)道

      在同一斷面設置兩個(gè)彼此垂直的測孔,并將管道斷面分成一定數量的等面積同心環(huán),對于圓形風(fēng)道,測點(diǎn)越多,測量精度越高。

      2矩形風(fēng)道

      可將風(fēng)道斷面劃分為若干等面積的小矩形,測點(diǎn)布置在每個(gè)小矩形的中心,小矩形每邊的長(cháng)度為200mm左右,圓風(fēng)管測點(diǎn)與管壁距離系數(以管徑為基數)。

      二、風(fēng)道內壓力的測定

      (一)原理

      測量風(fēng)道中氣體的壓力應在氣流比較平穩的管段進(jìn)行。測試中需測定氣體的靜壓、動(dòng)壓和全壓。測氣體全壓的孔口應迎著(zhù)風(fēng)道中氣流的方向,測靜壓的孔口應垂直于氣流的方向。用U形壓力計測全壓和靜壓時(shí),另一端應與大氣相通(用傾斜微壓計在正壓管段測壓時(shí),管的一端應與大氣相通,在負壓管段測壓時(shí),容器開(kāi)口端應與大氣相通)。因此壓力計上讀出的壓力,實(shí)際上是風(fēng)道內氣體壓力與大氣壓力之間的壓差(即氣體相對壓力)。大氣壓力一般用大氣壓力表測定。由于全壓等于動(dòng)壓與靜壓的代數和,可只測其中兩個(gè)值,另一值通過(guò)計算求得。

      (二)測定儀器

      氣體壓力(靜壓、動(dòng)壓和全壓)的測量通常是用插入風(fēng)道中的測壓管將壓力信號取出,在與之連接的壓力計上讀出,常用的儀器有畢托管和壓力計。

      1 畢托管

      (1)標準畢托管

      它是一個(gè)彎成90°的雙層同心圓管,其開(kāi)口端同內管相通,用來(lái)測定全壓;在靠近管頭的外壁上開(kāi)有一圈小孔,用來(lái)測定靜壓,按標準尺寸加工的畢托管校正系數近似等于1。標準畢托管測孔很小,易被風(fēng)道內粉塵堵塞,因此這種畢托管只適用于比較清潔的管道中測定。

      (2)S型畢托管

      它是由兩根相同的金屬管并聯(lián)組成,測量時(shí)有方向相反的兩個(gè)開(kāi)口,測定時(shí),面向氣流的開(kāi)口測得的相當于全壓,背向氣流的開(kāi)口測得的相當于靜壓。由于測頭對氣流的影響,測得的壓力與實(shí)際值有較大誤差,特別是靜壓。因此,S型畢托管在使用前須用標準畢托管進(jìn)行校正,S型畢托管的動(dòng)壓校正系數一般在0.82~0.85之間。S型畢托管測孔較大,不易被風(fēng)道內粉塵堵塞,這種畢托管在含塵污染源監測中得到廣泛應用。

      2.壓力計

      (1)U形壓力計

      由U形玻璃管制成,其中測壓液體視被測壓力范圍選用水、酒精或汞,U形壓力計不適于測量微小壓力。壓力值由液柱高差讀得換算,p值按下式計算:

      p=ρgh (Pa) (2.8-1)

      式中p—壓力,Pa;

      h—液柱差,mm;

      ρ—液體密度,g/cm3;

      g—重力加速度,m/s2。

      (2)傾斜式微壓計

      測壓時(shí),將微壓計容器開(kāi)口與測定系統中壓力較高的一端相連,斜管與系統中壓力較低的一端相連,作用于兩個(gè)液面上的壓力差,使液柱沿斜管上升,壓力p按下式計算:

      p=K·L(Pa)(2.8-2)

      式中L—斜管內液柱長(cháng)度,mm;

      K—斜管系數,由儀器斜角刻度讀得。

      測壓液體密度,常用密度為0.1g/cm3的乙醇。當采用其他密度的液體時(shí),需進(jìn)行密度修正。

      (三)測定方法

      1.試前,將儀器調整水平,檢查液柱有無(wú)氣泡,并將液面調至零點(diǎn),然后根據測定內容用橡皮管將測壓管與壓力計連接。畢托管與U形壓力計測量煙氣全壓、靜壓、動(dòng)壓的連接方法。

      2測壓時(shí),畢托管的管嘴要對準氣流流動(dòng)方向,其偏差不大于5°,每次測定反復三次,取平均值。

      三、管道內風(fēng)速測定

      常用的測定管道內風(fēng)速的方法分為間接式和直讀式兩類(lèi)。

      (一)間接式

      先測得管內某點(diǎn)動(dòng)壓pd,可以計算出該點(diǎn)的流速v。用各點(diǎn)測得的動(dòng)壓取均方根,可以計算出該截面的平均流速vp。

      通風(fēng)管道風(fēng)壓、風(fēng)速、風(fēng)量測定

      式中pd—動(dòng)壓值,pdi斷面上各測點(diǎn)動(dòng)壓值,Pa;

      vp—平均流速是斷面上各測點(diǎn)流速的平均值。

      此法雖較繁瑣,由于精度高,在通風(fēng)系統測試中得到廣泛應用。

      (二)直讀式

      常用的直讀式測速儀是熱球式熱電風(fēng)速儀,這種儀器的傳感器是一球形測頭,其中為鎳鉻絲彈簧圈,用低熔點(diǎn)的玻璃將其包成球狀。彈簧圈內有一對鎳鉻—康銅熱電偶,用以測量球體的溫升程度。測頭用電加熱。由于測頭的加熱量集中在球部,只需較小的加熱電流(約30mA)就能達到要求的溫升。測頭的溫升會(huì )受到周?chē)諝饬魉俚挠绊,根據溫升的大小,即可測出氣流的速度。

      儀器的測量部分采用電子放大線(xiàn)路和運算放大器,并用數字顯示測量結果。測量的范圍為0.05~19.0m/s(必要時(shí)可擴大至40m/s)。

      儀器中還設有P-N結溫度測頭,可以在測量風(fēng)速的同時(shí),測定氣流的溫度。這種儀器適用于氣流穩定輸送清潔空氣,流速小于4m/s的場(chǎng)合。

      四、風(fēng)道內流量的計算

      平均風(fēng)速確定以后,可按下式計算管道內的風(fēng)量

      L=vp·F (m3/s) (2.8-5)

      式中F—管道斷面積,m2。

      氣體在管道內的流速、流量與大氣壓力、氣流溫度有關(guān)。當管道內輸送氣體不是常溫時(shí),應同時(shí)給出氣流溫度和大氣壓力。

      五、局部排風(fēng)罩口風(fēng)速風(fēng)量的測定

      (一)罩口風(fēng)速測定

      罩口風(fēng)速測定一般用勻速移動(dòng)法、定點(diǎn)測定法。

      1 勻速移動(dòng)法

      (1)測定儀器:葉輪式風(fēng)速儀。

      (2)測定方法:對于罩口面積小于0.3m2的排風(fēng)罩口,可將風(fēng)速儀沿整個(gè)罩口斷面路線(xiàn)慢慢地勻速移動(dòng),移動(dòng)時(shí)風(fēng)速儀不得離開(kāi)測定平面,此時(shí)測得的結果是罩口平均風(fēng)速。此法進(jìn)行三次,取其平均值。

      2定點(diǎn)測定法

      (1)測定儀器:標定有效期內的熱球式熱電風(fēng)速儀。

      (2)測定方法:對于矩形排風(fēng)罩,按罩口斷面的大小,把它分成若干個(gè)面積相等的小塊,在每個(gè)小塊的中心處測量其氣流速度。斷面積大于0.3m2的罩口,可分成9~12個(gè)小塊測量,每個(gè)小塊的面積<0.06m2,見(jiàn)圖2.8-11(a);斷面積≤0.3m2的罩口,可取6個(gè)測點(diǎn)測量,對于條縫形排風(fēng)罩,在其高度方向至少應有兩個(gè)測點(diǎn),沿條縫長(cháng)度方向根據其長(cháng)度可以分別取若干個(gè)測點(diǎn),測點(diǎn)間距≤200mm,排風(fēng)罩罩口平均風(fēng)速按算術(shù)平均值計算。

      (二)風(fēng)量測定

      1動(dòng)壓法測量排風(fēng)罩的風(fēng)量

      按式(2.8-4)計算出斷面上各測點(diǎn)流速的平均值vp,則排風(fēng)罩的排風(fēng)量為:

      L=vp·F (m3/s) (2.8-6)

      式中vp—平均風(fēng)速,m/s;

      F—管道斷面積,m2。

      靜壓法測量排風(fēng)罩的風(fēng)量

      在現場(chǎng)測定時(shí),各管件之間的距離很短,不易找到比較穩定的測定斷面,用動(dòng)壓法測量流量有一定困難。在這種情況下,通過(guò)測量靜壓求得排風(fēng)罩的風(fēng)量。局部排風(fēng)罩壓力損失:

      通風(fēng)管道風(fēng)壓、風(fēng)速、風(fēng)量測定

      式中pog—罩口斷面的全壓,Pa;

      poq—1—1斷面的全壓,Pa;

      p`j—1—1斷面的靜壓,Pa;

      poq—1—1斷面的動(dòng)壓,Pa;

      ζ—局部排風(fēng)罩的局部阻力系數;

      v1—斷面1—1的平均流速,m/s;

      ρ1—空氣的密度,kg/m3。

      通過(guò)公式可以看出,只要已知排風(fēng)罩的流量系數及管口處的靜壓,即可測出排風(fēng)罩的流量。

      通風(fēng)管道風(fēng)壓、風(fēng)速、風(fēng)量測定

      各種排風(fēng)罩的流量系數可用實(shí)驗方法求得,從公式(2.8-8)可以看出:

      通風(fēng)管道風(fēng)壓、風(fēng)速、風(fēng)量測定

      μ值可以從有關(guān)資料查得。由于實(shí)際的排風(fēng)罩和資料上給出的不可能完全相同,按資料上的μ值計算排風(fēng)量會(huì )有一定的誤差。

      在一個(gè)有多個(gè)排風(fēng)點(diǎn)的排風(fēng)系統中,可先測出排風(fēng)罩的μ值,然后按公式(2.8-10)算出各排風(fēng)罩要求的靜壓,通過(guò)調整靜壓調整各排風(fēng)罩的排風(fēng)量,工作量可以大大減小。上述原理也適用于送風(fēng)系統風(fēng)量的調節。如均勻送風(fēng)管上要保持各孔口的送風(fēng)量相等,只需調整出口處的靜壓,使其保持相等。



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