通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)量風(fēng)壓的測量

1、通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)量、風(fēng)壓的測量實(shí)驗(yàn)一 風(fēng)管風(fēng)壓、風(fēng)速、風(fēng)量的測定實(shí)驗(yàn)?zāi)康脑谕L(fēng)除塵工程中，需要對系統(tǒng)中風(fēng)壓、風(fēng)速及風(fēng)量進(jìn)行測定調(diào)整，使系 統(tǒng)能在正常運(yùn)行工況下工作。測量風(fēng)壓、風(fēng)速及風(fēng)量的方法有許多種，現(xiàn)場測 定一般采用畢托測壓管和不同種類的微壓計(jì)或 U型管來進(jìn)行測量。通過實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生掌握風(fēng)管截面的測點(diǎn)布置方法，熟悉風(fēng)壓、風(fēng)速及風(fēng)量 測量儀表的結(jié)構(gòu)及工作原理，掌握風(fēng)壓、風(fēng)速及風(fēng)量的測量方法和計(jì)算公式， 為專業(yè)測試打下基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)裝置17通風(fēng)系統(tǒng)綜合測定實(shí)驗(yàn)裝置如圖 1-1所示，該裝置由風(fēng)管、風(fēng)機(jī)及測量 箱組成。u圖1-1通風(fēng)系統(tǒng)綜合測定實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的正壓管段與負(fù)壓管段均設(shè)有測壓孔，可用畢托管直接在測

2、量斷 面上進(jìn)行測量。在風(fēng)機(jī)入口，出口側(cè)各安裝有測量風(fēng)量的測量箱， 在箱內(nèi)安裝有標(biāo)準(zhǔn)空氣流 量噴嘴，為了使測量段的空氣流速場較為均勻、在噴咀前后各設(shè)有整流板，其 穿孔率約為40%，測量箱斷面尺寸按空氣流速不大于 o.76m/s考慮。I 號測量箱，安裝有標(biāo)準(zhǔn)噴嘴計(jì) 3個(gè)，其規(guī)格為：D100 2個(gè)D50 1個(gè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)風(fēng)量可通過調(diào)節(jié)多葉調(diào)節(jié)閥來改變其大小。三、實(shí)驗(yàn)原理及實(shí)驗(yàn)方法（一）畢托管與微壓計(jì)測量風(fēng)壓、風(fēng)速及風(fēng)量空氣在風(fēng)管中流動時(shí)，管內(nèi)空氣與管外空氣存在有壓力差，這個(gè)壓力差是 直接由風(fēng)管管壁來承受的，稱為靜壓R,就空氣某一質(zhì)點(diǎn)來說，所承受的靜壓的方向?yàn)樗拿姘朔?。由于空氣在風(fēng)管內(nèi)流動，形成一定的動壓

3、Pd,即為氣流的動能。2動壓數(shù)學(xué)表達(dá)式Pd （Pa）22或Pd P（ mmH 2O）2g動壓的方向?yàn)榭諝饬鲃拥姆较颉ｌo壓與動壓之和稱為總壓，數(shù)學(xué)表達(dá)式為Pq Pj Pd（ Pa）在畢托管上有測量總壓、靜壓的測孔，與微壓計(jì)配合使用，就可測出流體 的靜壓、總壓與動壓。靜壓和總壓有正負(fù)之分，動壓只為正值。在測量總壓和 靜壓時(shí)，如數(shù)值超過微壓計(jì)的量程，則采用 U型管壓力計(jì)。測出空氣動壓值后，即可求得相應(yīng)的空氣流速?？諝饬魉賤 J（m/s）或v（ m/s）V測出測量斷面面積F及計(jì)算出空氣的平均流速v后即可計(jì)算空氣體積流量L。L F v （ m3/s）或L 3600F v （ m3/h）空氣的質(zhì)量流量G

4、LF v（ kg / s）G 3600F v ( kg/h )式中：Pd 空氣的動壓（Pa）；v 空氣的流速（m/s）;v 空氣的平均流速（m/s）;測量斷面上空氣密度（kg/m3）；測量斷面上空氣比重（kgf/m 3）；Pd 用工程單位表示的空氣動壓（mmHzO）；G 重力加速度，g=9. 807（m/s2）；Pj 空氣的靜壓（Pa）；Pq 空氣的總壓（Pa）；L/ 用工程單位表示的空氣體積流量（m?/h）；G / 用工程單位表示的空氣質(zhì)量流量（kg/h）。在現(xiàn)場測定時(shí)，測量斷面的選擇是很重要的。測點(diǎn)應(yīng)選擇在氣流比較平直、 擾動較少的直管段上。如有彎頭或三通等部件，則測點(diǎn)應(yīng)選在這些部件之前大

5、 于2倍管道直徑處；如在這些部件之后，應(yīng)距這些部件大于45倍管道直徑在調(diào)節(jié)閥前后應(yīng)避免布置測點(diǎn)。管內(nèi)靜壓的測定，除用畢托管外，也可直接在管壁上開一個(gè)小孔，焊接一測 壓短管測得。小孔徑直徑應(yīng)小于 2mm鉆孔應(yīng)與管壁垂直，而且孔口內(nèi)壁不應(yīng)有 毛刺。在測定風(fēng)壓時(shí)，畢托管與微壓計(jì)的連接方法應(yīng)視測點(diǎn)位置是處于正壓段還 是負(fù)壓段而定。當(dāng)測點(diǎn)在通風(fēng)機(jī)前的吸入段時(shí)，其總壓及靜壓為負(fù)值，故其接 管應(yīng)與微壓計(jì)的傾斜管的一端連接。當(dāng)測點(diǎn)在通風(fēng)機(jī)后的壓出段時(shí)，其總壓為 正值，而靜壓視情況而定，一般情況下為正值。對于動壓值，則不管測點(diǎn)在壓 出段或吸入段，其值永遠(yuǎn)是正值。畢托管與微壓計(jì)的接管，可參照圖1-2所示，圖中畢托

6、管的總壓端用“ +”表示，靜壓端用“-圖1-2畢托管與微壓計(jì)的接管示意圖由于氣流速度在管道斷面上的分布是不均勻的，因此，在同一斷面上必須 進(jìn)行多點(diǎn)測量，然后求出該斷面的平均流速。1、對于矩形管道，可將管道斷面劃分若干個(gè)等面積的小矩形，測點(diǎn)布置在每個(gè)小矩形的中心。小矩形每邊的長度為 200mm左右，使其面積不大于0.05m2，但其數(shù)目應(yīng)不小于9個(gè)，如圖1-3所示圖1-3矩形風(fēng)管測點(diǎn)布置圖圖1-4圓形斷面測點(diǎn)布置圖2、對于圓形管道，可將管道斷面劃分為若干個(gè)等面積的同心環(huán)，然后在環(huán)上的水平及垂直向布置測點(diǎn)，如圖1-4所示。同心環(huán)的環(huán)數(shù)如下表1-1。表1-1同心環(huán)的環(huán)數(shù)劃分風(fēng)管直徑D（mm）<

7、3003005005008008001100>1100劃分的環(huán)數(shù)m23456同心環(huán)上各測點(diǎn)距中心的距離按下式計(jì)算:Ri Ro，； 1V 2m式中：R0 風(fēng)管的半徑（mr）Ri 風(fēng)管中心到第i點(diǎn)的距離（mr）i 從風(fēng)管中心算起的同心環(huán)順序號； M 風(fēng)管斷面上劃分的同心環(huán)數(shù)。實(shí)際上在測定時(shí)，應(yīng)求出各環(huán)測點(diǎn)至管壁的距離。各環(huán)測點(diǎn)至管壁的距離 為：11RR312 R R2l3RR1I5 R R216RR3各環(huán)測點(diǎn)至管壁的距離如圖1-5所示。圖1-5圓環(huán)測點(diǎn)布置圖各環(huán)測點(diǎn)至管壁的距離h也可直接用表1-2求得。表1-2各環(huán)測點(diǎn)至管壁的距離li測點(diǎn) 號環(huán)數(shù)345610.09R0.07R0.05R0.0

8、4R20.29R0.21R0.16R0.13R30.59R0.39R0.29R0.24R41.41R0.65R0.45R0.35R51.71R1.35R0.68R0.5R61.91R1.61R1.32R0.71R71.79R1.55R1.29R81.93R1.71R1.50R91.84R1.65R101.95R1.76R111.87R121.96R按上面的方法測得斷面上各點(diǎn)動壓后，應(yīng)按下式求其平均動壓:Pd式中：n測點(diǎn)數(shù)目取兩軸線的動壓平均值，即PdpP； Pdb2在現(xiàn)場測量中，若測點(diǎn)處受渦流影響，使動壓的某些讀值為負(fù)值或零時(shí), 在計(jì)算中可視該點(diǎn)的讀值為零。管道內(nèi)的平均總壓可按下式求之：c P

9、q1 Pq2PqnPd。n（二）標(biāo)準(zhǔn)空氣流量噴嘴測量風(fēng)量根據(jù)節(jié)流原理，流體流經(jīng)節(jié)流裝置時(shí)產(chǎn)生壓差，而且流過的流量愈大，在 節(jié)流裝置前后所產(chǎn)生的壓差也就愈大。故通過測量壓差，即可計(jì)算出流量。對于不可壓縮流體，通過單個(gè)噴嘴的風(fēng)量接下式計(jì)算：Fo(m3/s)GF°；2 P(kg/s)式中：L 通過單個(gè)噴嘴的空氣體積流量（m3/s）；G 通過單個(gè)噴嘴的空氣質(zhì)量流量（kg/s）；噴嘴流量系數(shù)，根據(jù)表1-3查得；Fo 噴嘴的開孔面積（桿）； P 噴嘴前后的靜壓差或噴嘴喉道處的動壓（Pa）；噴嘴進(jìn)口處的濕空氣密度，可近似取相同狀態(tài)的干空氣密度（kg / 用）。在工程上為簡化計(jì)算，流量單位常采用m?

10、/h或kg/h，噴嘴開孔直徑單位常采用mm壓力、壓差單位常采用 mm2O（kg/m2），所以，對上述流量基本方程式進(jìn)行處理后，得實(shí)用流量方程式，即為:L 0.01252 d2(m3/h)G 0.01252 d2 P(kg/h )式中：。恥52海1。6- 2g ；D 噴嘴的開孔直徑（mr）表中: P/ 噴嘴前后的靜壓差或噴嘴喉道處的動壓（mmH）。ReReRe40.000.97380.000.983250. OO0.99350.000.977100.00O. 985300.00O. 99460.00O. 979150.00O. 988350.000.99470.000.981200.00O. 9

11、91表1-3噴嘴流量系數(shù)表值Re VdV 噴嘴喉部空氣流速，測量時(shí)要求15< V< 35. 5（m/ s）; 噴嘴喉部即開孔直徑（m）;一空氣的運(yùn)動粘性系數(shù)（m2/s）。當(dāng)使用一個(gè)以上的噴嘴時(shí)，總風(fēng)量為通過各單個(gè)噴嘴風(fēng)量的總和。（三）用進(jìn)口流量管測量風(fēng)量（擴(kuò)展）進(jìn)口流量管安裝在系統(tǒng)風(fēng)管的入口處，根據(jù)節(jié)流原理，流體被吸進(jìn)流量管后,沿著漸縮的型面逐步加速，而靜壓降低。而且壓差與流量有關(guān)。進(jìn)口流量管的 進(jìn)口線型光潔，流體通過時(shí)流場均勻，阻力較小，而且結(jié)構(gòu)簡單、計(jì)算方便。 進(jìn)口流量管見圖1-6所示。圖1-6進(jìn)口流量管列端面00和斷面I I之間的伯努利方程為:1 丨2V <i=r(B

12、P1)Pj由于故流速公式又為:2(B B Pj)2Pj式中：B 大氣壓力(Pa)；P 1 測定斷面空氣的絕對壓力(Pa)；Pj 測定斷面上靜壓測孔所測得的靜壓，即真空度 (Pa)； 進(jìn)口流量管的阻力系數(shù)；空氣密度（kg/m3）為流速系數(shù)，經(jīng)實(shí)驗(yàn)測定本系統(tǒng)安裝的流量管流速系數(shù)為0.99。因此,通過流量管的風(fēng)量:L VF JU(m3/s)其中:f -d (m)4在應(yīng)用進(jìn)口流量管時(shí)，在其入口前一定不得有障礙物，以免流速發(fā)生擾動。 一般要求在風(fēng)管軸線方向的10 D范圍內(nèi)，以及在垂直風(fēng)管軸線方向 4D范圍內(nèi) 不應(yīng)有障礙物，以免引起測量誤差。（四）用測壓十字架簡易測量風(fēng)量（擴(kuò)展）在經(jīng)常需測量的通風(fēng)系統(tǒng)中，

13、為了能使測量簡單迅速，可在風(fēng)管中安裝測 量平均全壓的測壓十字架（笛形管），測孔數(shù)及位置是根據(jù)風(fēng)管尺寸大小而定； 若在測壓斷面上再焊接一個(gè)測靜壓短管，即可配合微壓計(jì)測出平均動壓。因測壓十字架并非是標(biāo)準(zhǔn)測壓管，在使用之前必須用標(biāo)準(zhǔn)畢托管進(jìn)行校正， 其校正系數(shù)為：K式中：Fdn 在風(fēng)管中標(biāo)準(zhǔn)畢托管測得的平均動壓值（Pa）;P d 測壓十字架測得的動壓值（Pa）。校正K值時(shí)應(yīng)在不同的風(fēng)量下進(jìn)行。由此，用測壓十字架測得的平均風(fēng)速V K總壓管 十字架靜壓管圖1-7測壓十字架測量風(fēng)量（五）利用管路彎頭流量計(jì)簡易測量風(fēng)量（擴(kuò)展）氣體通過彎管時(shí)，由于離心力的作用，在彎管內(nèi)、外側(cè)壁面上產(chǎn)生了靜壓 差。對于一定形狀

14、的彎頭，在其彎曲中心最遠(yuǎn)和最近位置上所測得的靜壓差與 通過的流體的體積成正比。對于圓形90°彎頭，其通過的流量為：式中： 一流量系數(shù)，當(dāng)R>l時(shí),R 彎頭的曲率半徑（m）;D 彎頭的內(nèi)徑（m）;P 在彎頭對稱（45°）斷面上從兩側(cè)取壓口測得的靜壓差（Pa）; 空氣密度（kg/m 3）。如要求測量精度高于5%,則需用畢托管對其計(jì)算公式進(jìn)行校正，確定流量 系數(shù)。同時(shí)，也需對彎頭的曲率半徑及彎頭內(nèi)徑D進(jìn)行較精確的測量。因彎頭流量計(jì)可直接安裝在風(fēng)管管路的轉(zhuǎn)彎處，所以，利用彎頭對風(fēng)量進(jìn) 行測定時(shí)，沒有造成附加壓力損失（如采用孔板流量計(jì)，則會產(chǎn)生一定的壓力損 失）。此外，安裝簡易

15、且廉價(jià)，在相同風(fēng)量下測定，產(chǎn)生的壓差數(shù)值大于畢托管 所測定的動壓值。測量彎頭之前應(yīng)有盡可能長的直管段，即進(jìn)入彎頭時(shí)斷面上的氣流速度能較為均勻，這樣能使測量的壓差較為穩(wěn)定，波動小。如彎頭置于前25D后10D內(nèi)無局部阻力處，則測定的結(jié)果將更加精確。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與要求1、運(yùn)行通風(fēng)系統(tǒng)，用各種方法（由實(shí)驗(yàn)教師指定）對系統(tǒng)風(fēng)量進(jìn)行測定。2、變化若干次風(fēng)量，測量系統(tǒng)風(fēng)壓、風(fēng)速及風(fēng)量。3 、對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。實(shí)驗(yàn)二排氣罩性能測定實(shí)驗(yàn)?zāi)康脑谕L(fēng)工程中，常使用各種形式的排氣罩，由于系統(tǒng)中空氣的流動均屬于 自模區(qū)，因此對于定型的排氣罩，其局部阻力系數(shù)及流量系數(shù)均為定值，與雷 諾數(shù)和相對粗糙度無關(guān)。

16、通過實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生了解局部阻力系數(shù)及流量系數(shù)的測量方法，熟悉測量儀 表的結(jié)構(gòu)及工作原理，掌握排氣罩風(fēng)量計(jì)算方法，為專業(yè)測試打下基礎(chǔ)、實(shí)驗(yàn)原理及實(shí)驗(yàn)方法(一)排氣罩阻力及阻力系數(shù)的測定Pj圖2-1動壓法測定排風(fēng)量裝置 定排風(fēng)量裝置圖2-2靜壓法測排氣罩的阻力為排氣罩罩口 0 0斷面與排氣罩出口 I 一 1斷面的總壓差。 由于罩口斷面的總壓(表壓)等于零，所以Pq Pq0 Pq(Pj Pd )( P&)式中：Pq0 一罩口斷面的總壓(Pa)；Pq 1 1斷面的總壓(Pa) Pd 一 1 1斷面的動壓(Pa)；Pj 1 1斷面的靜壓(Pa)。由流體力學(xué)可知，排氣罩的局部阻力系數(shù)為PqR Pj) |Pj Pd( 1)PdPdPd因此，用動壓法測定出1 1斷面處的Pj及Pd值，就可以得出 值。實(shí)驗(yàn) 時(shí)應(yīng)改變?nèi)舾纱物L(fēng)量，最后求其的平均值。(二)排氣罩風(fēng)量的測定排氣罩風(fēng)量的測定可用動壓法測出11斷面的動壓值，求得平均流速，再按下式求排氣罩的排氣量LL 3600 F V 360° J迥（m3/h）式中：F 斷面I 一 1的面積(m2)；V 斷面1 一 I的流速(m/s); 斷面1 1的空氣密度(kg /m?)。在現(xiàn)場測定排氣罩的風(fēng)量時(shí)，往往由于排氣罩與干管的連接管很短，又有 彎頭、三通等部件，不易找到比較穩(wěn)定的測定斷面，使得用動壓法測定有一定 困難。在這種情況下，可