风速是气象监测的重要参数,常用风速传感器进行测量,如杯式和超声波型。其中,管道风速变送器虽不常见,却在通风系统、工业控制等领域广泛应用,能精准检测密闭管道中的风速,为环境调控提供可靠数据支持。
1、 选择合适的测量位置
2、 测定通风管道内的风速和风量通常通过测量压力并进行换算获得。要准确获取气体的真实压力值,除了正确操作测压仪器外,合理选定测量断面也至关重要,因为气流扰动会显著影响测量精度。为保证测量稳定性,应优先选择气流平稳的直管段作为测量位置。若测量断面位于弯头、三通等异形管件的前方,其与管件之间的距离应不少于管道直径的2倍;若设在这些部件之后,则间距应扩大至4到5倍管径。当现场条件受限,难以完全满足上述要求时,可适当增加测点数量以降低测量误差。但无论如何调整,测量断面与异形部件之间的最小距离不得少于管道直径的1.5倍,以确保数据的可靠性。
3、 若在动压测量过程中,任一测点读数为零或负值,说明气流不稳定,该断面不宜作为测量位置。当气流方向偏离风管中心线超过15°时,同样不宜进行测量。判断方法为:将毕托管前端正对气流,缓慢摆动至动压读数最大,此时毕托管与风管外壁垂线之间的夹角即为气流偏离中心线的角度。
4、 选取测量断面时,需兼顾操作便捷与安全。
5、 测试孔与测点设置
6、 因速度分布不均导致压力分布也不均匀,需在同一切面多个位置测量,再计算其平均值。
7、 圆风管
8、 在圆形风道同一断面设置两个相互垂直的测孔,将断面划分为若干等面积同心环,测点数量越多,测量结果越精确。
9、 双矩形通风道
10、 将风道断面划分为多个等面积的小矩形区域,每个小矩形边长约200毫米,测点设于其中心位置;对于圆形风管,测点与管壁的距离按管径比例确定。
11、 原理简述
12、 在风道内测量气体压力时,应选择气流较为稳定的管段进行。测试过程中需要测定气体的静压、动压以及全压。测量全压时,取压孔应正对气流方向,以准确捕捉气流的总能量;而测量静压时,取压孔则应垂直于气流方向。使用U形压力计测量全压或静压时,压力计的另一端需与大气相通;若采用倾斜微压计,在正压区测压时,其一端通向大气,在负压区测压时,则应将容器的开口端暴露于大气中。因此,仪表所显示的读数实际反映的是风道内气体压力与外界大气压力之间的差值,即相对压力。大气压力可通过专用的大气压力表单独测定。由于气体的全压等于静压与动压的代数和,因此在实际操作中只需实测其中任意两个参数,第三个参数可通过计算得出。
13、 检测设备
14、 气体压力(包括静压、动压和全压)通常通过插入风道的测压管采集信号,并由连接的压力计显示读数,常用设备为毕托管与各类压力计。
15、 皮托管
16、 标准毕托管
17、 该装置由双层同心圆管弯成90度构成,开口端与内管连通以测量全压,外壁近管头处设有一圈小孔用于测量静压。按规范制造的标准毕托管,其校正系数接近1。由于测孔尺寸较小,容易被风道中的粉尘堵塞,故仅适用于清洁管道环境下的测量工作。
18、 S型皮托管
19、 该装置由两根相同的金属管并联构成,设有两个方向相反的开口。测量时,迎向气流的开口用于测定接近全压的数值,而背对气流的开口则反映静压值。由于测头会对气流产生干扰,所测得的压力与真实值存在一定偏差,尤其静压误差较为明显。因此,在使用S型毕托管前,需借助标准毕托管进行校准,其动压修正系数通常介于0.82至0.85之间。此外,S型毕托管的测孔尺寸较大,不易被风道中的粉尘堵塞,具备良好的抗堵性能,因而广泛应用于含尘污染源的监测工作中。
20、 测压仪器
21、 U形管压强计
22、 采用U形玻璃管制成,根据压力范围选用水、酒精或汞作为测压液,不适用于微小压力测量。通过液柱高度差读取压力值,并按公式换算得出p值。
23、 压力公式为 p = ρgh,其中 p 为压强(Pa),h 为液柱高度差(mm),ρ 为液体密度(g/cm?)。
24、 g为重力加速度,单位米每二次方秒。
25、 倾斜式微压计
26、 测压时,将微压计的容器开口连接至系统高压端,斜管连接低压端。由于两液面间存在压力差,导致液柱沿斜管上升,根据液柱上升高度可按公式计算出压力p。
27、 式中,L 表示斜管内液柱长度(mm),K 为由仪器倾斜角度刻度确定的斜管系数,压力 p 等于 K 与 L 的乘积(Pa)。
28、 测量压力时常用密度为0.1克/立方厘米的乙醇作测压液,若使用其他密度液体,必须进行相应密度修正。
29、 检测方法
30、 实验前需将仪器调至水平,检查液柱是否含气泡,并将液面归零。根据测试要求,用橡胶管连接测压管与压力计。毕托管通过U形压力计分别测定烟气的全压、静压和动压,按对应方式连接各部件即可。
31、 测压时,毕托管管嘴须对准气流方向,偏差不超过5°,每次测量重复三次,取其平均值。
32、 测量管道风速常用方法有间接法和直读法两种。
33、 间接方式
34、 通过测量管道内某点的动压pd,可求得该点流速v;对截面上各点动压取均方根值,即可得出该截面的平均流速vp。
35、 图中pd表示动压值,pdi为断面各测点的动压,单位Pa;vp为断面各测点流速的平均值,即平均流速。
36、 该方法虽步骤复杂,但因测量精准,被广泛用于通风系统检测中。
37、 直读法
38、 常见的直读式风速测量仪器为热球式热电风速仪,也称管道风速传感器。其核心部件是球形探头,内部装有镍铬合金制成的弹簧线圈,并用低熔点玻璃封装成球状结构。线圈中集成了一对镍铬-康铜热电偶,用于检测球体受热后的温度变化。探头通过电流加热,热量主要集中于球部,因此仅需约30毫安的小电流即可实现所需温升。当周围空气流动时,球体散热速度随之改变,导致温升程度发生变化。依据这种温度变化与气流速度之间的关系,便可准确测定风速大小。
