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图12
图12—13皮托管结构示意
毫米,孔口边缘须精加工,不得有毛刺。
静压孔数与用毫米表示的鼻管外径数大致相等并在圆
周上均布。
鼻管d的外表面应精加工得很光滑,特别是全压孔和静压孔端面及孔口周围应十分平整。
皮托管使用前,应该作计量检定。
§12—3流量的测量
通风机的流量,无特殊说明时,一般是指进口状态下单位时间内的进日风量,普通用m3/t
或k9/s表示。
在通风机测试中,广泛采用皮托管,进口集流器测流量。
下面分别予以介绍。
一、皮托管测流量
如前所述,应用皮托管可以测量动压,若气体密度P已知,便可求得气体的流动速度%
若能确定管道中气流的平均速度和中心测定点的位置,皮托管亦可作为流量计使用。
大家知道,非压缩流体在管道中流动时,由于附面层的影响,气体流动速度是不均匀的,贴
近壁面的速度几乎等于零,管道中心的速度最大,如图l2-14所示。
通风机测试中,为了求出气体的平均速度,设想将试验风筒分成若干个等截面积的圆环,
于各等截面圆环的平均半径处测量其动压值,则平均动压值下的气流速度,即为所求气体的平
均流速。
为此,设风筒截面积为4,将直分成西个等面积的同心环,再将每个同心环(纠£)分为两
个面积相等的圆环,均分面积的圆环半径为矿,,%,…,n,在各圆环相互垂直的直径上测得动
压为P甜,P锄…,P矾,各动压对应的气流速度则为∞,,倒。
,"oop钒。
测点布置如图l2—15
所示。
根据连续性方程,流量为:
Q一拿秽,+拿∞。
+…+等饥
267
吲删~上4管道中速度的分布图12-15测点布置
按流量不变方程Q=A-石,故平均速度为:
石一丢(饥+学。
+…+瓴)(12-11
由式(12—10)知:
驴√挚
驴√挚
肾~|监p
代入式(12—11),平均气流速度为:
面一号俘(佤+佤+¨.’+圃(12_12)
故平均动压或为:
耻护一(塑坐等巡)2(12瑙)
于是流量表示为。
Q==名面一Av'’7。
P—a(12—14)
…竺耋竺位置可以这样确定.若风筒半径加,因风筒面积止础被均分为警悃
积相同的圆环,则每个圆环的面积为:
一
由此,得到:
瞳R,2
1F一面ri
一石(r;一2r!
)
一万(矿;一4r;)
一,筇fri一6口'i)
一巧[r?
一2(i-1)r韵
胪R层
铲R层
忙R层5
驴R~/丢
02-15)
………?
二J+
、胪R√等j
一般取弓一5,故有:
矿1一O.316R1
r2—0.548RI
矿3一o.707R}(z2-16)
口.4—0.837R1、
r5—0.949/2j
测定点的位置取在中心环相互垂直的直径上。
一般对于直径较小的风筒,只在纵向取J.0
煮,较大直径的风筒,在纵横向共取20个测定点。
‘
为了测量方便,已将测点半径和点数,按式(12_16)计算好并列表如下:
表l2_l
风筒直径
{mm】
300
400
500
600
700
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
2400
2800
3200
3600
测
露
(mm)
T1
如
托
0"4
T5
47
82
106
126
142
67
ii0
141
168
190
79
137
177
210
238
95
164
212
250
285
110
192
247
293
332
126
219
283
335
380
L58
274
354
420
474
190
329
424
501
567
221
384
495
585
664
252
438
565
670
756
284
493
635
754
854
316
548
707
837
949
380
656
850
1005
1140
442
766
990
1170
1320
500
876
1130
上340
1520
570
985
1270
1500
1710
纵横向总测
定点数n
纵向
10
纵横向
20
采用皮托管测流量,安装简单,测量准确。
但存在测量时间长、计算工作量较大、当气体流
速低(3m/s以下)时测量困难等缺点。
二、迸口集流器测流量
在进气试验中,进口处往往装有集流器,使气流稳定均匀地流入风筒。
由于进口集流器为收敛状,这时在进口
处用U型管压力计测得的静压值为负压,如
图12—16所示。
若进气管面积为A,考虑集流器形状及
表面粗糙度的影响,以流量系数加以修正,则
通风机进口流量为:
^f———一
q—A,妒√音‰“(12—17)
式中iP谢卜一静压测定值。
它等于:
}P咧}一pghl,N/m2
因集流器进口静压为负
值,故冠以绝对值符号;
庇,——U型管液柱高m;
驴——流量系数:
圆弧形集流器伊一0.99;
锥形集流器伊一0.98。
利用集流器在进口处测静压计算流量,
测试操作比较简便。
但测量时进口要与壁或
地面保持适当距离,使进口不影响自然通
风。
269
\
‘蝼
)..f
01
?
怎
0.5D—
0.5D
图12-16集流器尺寸
两种集流器的尺寸如图l2—16所示。
集流器内壁表面应光滑平整,光洁度应不低
于V5。
§12-4温度的测量
一般说来,测量温度是一个极其复杂的技术问题。
而要准确地测量气流温度则是一个更
为困难的事情。
这是因为气体种类和状态变化多种多样,而气体的热传导率一般都很小,使感
受器——温度计和气流真正温度产生差异,这乃是温度测量产生误差的基本原因。
一、测量方法的分类
温度测量方法,可以大致分成两大类:
1.接触法
在被测温度场内放置温度感受器——温度计来测量温度的方法称为接触法。
用接触法测量温度应注意的是:
温度计的读数是本身的温度,一般讲它和被测温度场的温
度是不相同的。
所以测量时要选择使其两者温度差尽量小的温度感受器,有时需根据要求加
以修正。
2.非接触法
所谓非接触法,是不直接在被测温度场内进行温度测量的方法。
_o
270
如对高温气体和等离子气体,用接触法几乎不可能测量其温度,这时即不得不采用非接触
法进行测定。
通风机温度的测量,一般使用液柱温度计用接触法直接测定。
二、液柱温度计
液柱温度计是使用最广的一种温度计。
它是利用液体体积随温度变化而热涨冷缩的原理
制成的。
它的优点是反映灵敏、测量准确、结构简单、使用方便、成本低。
缺点是易碎和只能就地显
示。
在通风机测试和研究中,广泛使用的是刻度不低于0.5。
C的水银温度计。
由于水银不附着玻璃,故读数准确。
而且水银的热传导率较大,回复时间慢,特别是水银
的体膨胀在2000C以下时几乎和温度成线性关系,因此可以制成精密的标准温度计。
水银的融点是一38.87。
C,普通水银温度计的测量范围是一35,--,360。
0。
当采用硬质玻
璃并在水银上方充以惰性气体(氮气等),测温上限可达650。
C。
如用石英玻璃并充入惰性气
体的话,则测温上限可达750。
C。
由于充入惰性气体,当高温测量时,下部水银将蒸发,而上部
可能会凝缩,此时应注意两部分分离。
前已述及,准确测量气流温度的主要困难是气体本身的热传导率低。
而气体对温度计的
热传导又仅仅是通过气体与温度计的热感受部分(如水银球)间的对流热交换来完成。
所以要
正确地测量管道内气流温度要考虑两点:
1)防止外界对温度计有吸热或放热的热交换现象。
‘
2)加强气流与温度计之间的热交换。
为此在安装温度计时,一般将温度计置入一特制的护筒内。
这时应注意以下几点:
1)管壁温度与气流温度相近,为了提高测量的准确性,管道外壁应充分绝热。
2)尽量增长护筒长度,最好使温度计水银包处于气流中心。
为此对于直径不太大的管
道,可以将护筒装在弯道处或使护筒斜置,并且迎着气流方向(如图l2-17所示)。
这样可以使
气体首先和温度计感受部分接触,而不会使气体在和感受部分接触前,由于先和较冷的护筒接
触而变冷。
3)护筒应采用导热系数小的金属制成。
其筒壁应尽可能薄。
紫
//////\
图12-17护筒的安置
气流速度低
口)不正确
气癍螽丽大
b)正确
充分绝热
出部分小
料导热系数小
簿
入深度大
量导热液体
27j
图12r18温度计的装置
4)为了减少护筒的散热,可以在护筒内注入少量的导热液体(如水银,油等),只要将水银
球淹没即可。
上述各点分别示于图12—18,12—19中。
这里也应指出,由于通风机的气流速度和压
力不大,为了提高测量的准确性及减少温度计的
惰性影响,也往往不加护筒,而直接插入管道
内。
5)众所周知,液体玻璃温度计作计量检定问隙
时,是把整个温度计全浸入被测液体内。
而实际
测量时,往往是尾部浸入被测液体内,大部分露在
外面,因此产生测量误差。
如需很精确测量时,应
加以修正。
修正方法如图12—18所示。
用一辅助
温度计2紧贴主温度计l的水银露出部分的中点
《即寺矗处),外面用石棉绳扎住。
由辅助温度计
测出露出部分的温度,并按下式确定其温度值:
≠一t’+玩(赴一如)(12—18)
式中21——主温度计的读数;
≠。
——辅助温度计的读数;
口)不正确b)正确
图12r--19温度计在护筒中的安装
272
无——露出部分的水银柱高度,以度数表示;
a——感温液体对玻璃管的膨胀率。
对水银a=0.oo_16/。
0,对有机液体a=0.o010/。
C。
顺便指出,为了提高温度计的灵敏度,对于细长的玻璃管,水银球部分应大些,这样温度计
的尺寸就不会过大。
所以灵敏度高的温度计,测量范围就比较窄。
最后指出,通风机试验风筒内气流温度的测定点,一般应取在测压点附近。
§12—5转速的测量
通风机性能试验的目的,就是为了求得在规定转速下所产生的流量、压力、所耗功率及其
效率间的相互关系。
所以转速的精确测量是获得通风机特性的重要条件。
目前测量转速,按照原理可以分为以下三种方法:
计数器型——通过计数的方式,测出一定时间间隔内转数的平均值的测量方法。
角速度型——利用与角速度具有一定关系的某些物理现象测量转速的方法。
它可以测出
转速随时间变化的大小,即能测出转数的瞬时值。
如离一fl,式转速表等。
周期型——利用周期性的回转现象,进行同步观察的转速测量方法。
如频闪测速仪
等。
通风机性能测试和研究中,广泛采用离心式转速表和频闪测速仪进行转速的测量。
一、离心式转速表
图12—20所示为离心式转速表的原理图。
图l2—2L)离心式转速表
当轴端4插入电机或通风机主轴中心孔借摩擦而旋转时,质量为m的重锤B由于受到
m矿∞2的离心力作用,使滑块a向上移动(此时弹簧D被压缩)并通过齿轮机构G带动指针虽
摆动。
当弹簧反作用力与离心力平衡,指针不动时所显示的读数,即为转轴的转速大小。
离心式转速表的测量范围从每分钟几十转到每分钟几万转,测量精度约为l%。
由于有
重锤作用,因此测量时应注意避免重力的影响。
离心式转速表虽然测量精度较低,且需经常校
正,但测量方便,使用简单,所以仍被广泛地应用。
二、频闪测速仪,
众所周知,当物体作周期运动时,若用与其运动周期一致的闪光观测的话,看上去物体好
象是静止不动一样。
频闪测速仪就是根据这个原理制成的。
用频闪测速仪测量转速时,首先要在被测轴端涂上相同数量黑白相间的图形(通常为扇形
或其他锯齿状图形),如图12-21所示。
篱
蹩
禹
莎
X
幽
甚
£
氖气
时间‘
图:
l2-21黑白扇状图形图12-22氖气管回路调节
当频率为,的脉冲光源照射轴端白色(或黑色)扇形某点么时,为使图形静止,应满足
伽宿一万(12—19)
为了提高测量精度,将被测信号周期扩大五’倍
晶
m佗一寺,(12-20)
式中m——轴端白色(或黑色)图形数目;
舰——每秒钟轴的转数;
七——正整数;
尼7—1,2,……。
当五一1时图形最鲜明,于是轴的转速概可表示为
帕一,/伽I,rpg(12-2,)
近年来,频闪测速仪用来作为可调脉冲光源已很普遍。
为使闪光时间短,可用放电管闪
光。
当测量几千转以下转速时,可用如图l2—22所示的氖气管回路调节闪光频率j
用闪光测速仪测量转速,由于它与转轴间无任何机械联系,这对子不能接触转轴而要准确
测量其转速的机器来说,是很方便的。
闪光测速仪测量转速精度为土0.5历。
§12-6功率的测量
功率通常是指机械的回转功率。
即在稳定状态下原动机轴端的扭矩和转速的乘积:
Ⅳ一生一些kWi000500(12—22)
‘。
、上一一一,
274
式中世——扭矩,N·133.,
Ⅳ——功率,kw;‘
∞——角速度,rad/s,
∞一2玎帕:
弛——转速,rps。
如果转速%以转/分(rpm)表示,则式(12—22)变成:
N一蛊一盎(12锄)
当测得原动机轴端的扭矩和转速时,便可确定其功率的大小。
。
功率的测量可分为两大类:
直接测量——利用测扭装置或功率计(严格地说,应该称为扭矩计)直接测量轴的扭矩大
小的方法。
间接测量——当不能直接测量扭矩时,即不得不采用间接测量的方法。
如利用能量守恒
原理,通过热平衡计算求出所需功率的热平衡法;以及通过电机损耗分析并利用电工仪表测量
和计算功率的电测法等,都是属于间接测量方法。
通风机试验中,主要采用扭矩法和电测法进行功率的测量。
一、扭矩法
如图l2—23所示,把电动机支承起来,使其能自由摆动,用磅秤直接测量电动机转子与定
子之间的相对扭矩。
图12—23扭矩法测功率
这时通风机轴功率为:
7矾一酱,kw(拯24)
式中GL磅秤上平衡荷重,N.
j——平衡臂长度,m。
大家知道,通风机轴功率是计入了传动的机械损失和通风机转子对气体所耗的功率。
在
模型试验中需要测出运转时的机械损失,用以计算通风机的内功率。
因为在通风机模型试验
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