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1、建筑环境测试技术建筑环境测试技术第七章第七章 流速及流量测量流速及流量测量 主讲：郑慧凡建筑环境测试技术建筑环境测试技术测速仪表：测速仪表：1、机械式风速仪；、机械式风速仪；2、热线风速仪；、热线风速仪；3、测压管；、测压管；4、激光多普勒测速仪、激光多普勒测速仪7.1 流速测量流速测量建筑环境测试技术建筑环境测试技术7.1 流速测量流速测量n7.1.1 机械式风速仪机械式风速仪n测试原理：测试原理：根据置于流体中的叶轮的旋根据置于流体中的叶轮的旋转角速度与流体的流速成正比的原理进转角速度与流体的流速成正比的原理进行流速测量。行流速测量。n分类：分类：翼形和杯形翼形和杯形n测量过程：测量过程：
2、叶轮全部置于流场中，当气叶轮全部置于流场中，当气流流过叶轮时，气流流动的动压力作用流流过叶轮时，气流流动的动压力作用在叶片上，使叶轮产生回转运动，转速在叶片上，使叶轮产生回转运动，转速与气流流速成正比。转速通过传动装置与气流流速成正比。转速通过传动装置或电转换，实现或电转换，实现记录或远传记录或远传。建筑环境测试技术建筑环境测试技术1种类种类：翼式、杯式：翼式、杯式杯式翼式特点特点：以以前前：通通过过机机械械传传动动装装置置连连接接到到指指示示或或计计数数设设备备，通通过过仪仪表表指针指示。指针指示。目前：目前：将叶轮的转速转换成电信号，自动进行显示或记录。将叶轮的转速转换成电信号，自动进行显
3、示或记录。建筑环境测试技术建筑环境测试技术AVM-03风速速计（翼形）（翼形）说明说明：1）测测定定0.640m/s范范围内的气流速度；围内的气流速度；2）测测定定最最大大流流速速、最最小小流流速速、瞬瞬时时风风速速，平均风速；平均风速；3）叶叶轮轮全全部部置置于于气气流流场中。流流场中。建筑环境测试技术建筑环境测试技术说明说明：1）测测定定0.470m/s范范围内的气流速度；围内的气流速度；2）测测定定瞬瞬时时风风速速，平均风速；平均风速；3）具具有有风风速速报报警警设设定定和和报报警警输输出出，交交直直流自动切换等功能。流自动切换等功能。三杯形机械式三杯形机械式风传感器感器建筑环境测试技术
4、建筑环境测试技术7.1.2 热线风速仪热线风速仪n原原理理：利利用用发发热热的的金金属属丝丝（热热线线）的的散散热热率率与与流流体的流速成正比。通过测定散热率获得流体流速体的流速成正比。通过测定散热率获得流体流速n1热线风速仪热线风速仪发热量发热量流体温度流体温度流速流速放热量放热量建筑环境测试技术建筑环境测试技术n测量方法测量方法：恒电流法与恒温法：恒电流法与恒温法ITTvIv恒流型恒温型被被测测流流体体建筑环境测试技术建筑环境测试技术建筑环境测试技术建筑环境测试技术当当气气流流速速度度较较小小，可可不不考考虑虑流流体体的的可可压压缩缩性性，并并认认为为它它的的密密度度为为常常数数，建建立立
5、伯伯努努利利方方程程（不不可可压压缩缩流流体体的的流流速和压力的关系式速和压力的关系式）： 7.1.3 7.1.3 测压管测压管n1 1原理（原理（伯努利方程）伯努利方程）AB结论：测出全压和静压即可测得流体流速。结论：测出全压和静压即可测得流体流速。_动力测压法基本公式动力测压法基本公式建筑环境测试技术建筑环境测试技术n对对于于可可压压缩缩性性气气体体来来说说，总压和静压总压和静压 之间的关系式为：之间的关系式为：在在通通风风空空调调工工程程中中，气气体体流流速速一一般般低低于于40m/s40m/s，空空气气温温度为度为2020，常温下音速为，常温下音速为343m/s343m/s 可压缩性修
6、正系数可压缩性修正系数绝热指数绝热指数马赫数马赫数 所所以以气气体体的的可可压压缩缩性性程程度度对对于于动动压压的的影影响响很小，一般情况下可忽略。很小，一般情况下可忽略。（1+1+）=1.0034=1.0034建筑环境测试技术建筑环境测试技术n国标中规定：测压管的使用国标中规定：测压管的使用上限流体马上限流体马赫数赫数( (物体速度与音速的比值物体速度与音速的比值) M0.25M200Re200。上限上限或下限的规定都是为了避免造成过大的或下限的规定都是为了避免造成过大的测量误差。测量误差。 建筑环境测试技术建筑环境测试技术1 1总压的测量总压的测量 测量仪器测量仪器：L L形总压管。形总压
7、管。L形总压管侧压示意形总压管侧压示意建筑环境测试技术建筑环境测试技术 壁面开孔测量静压壁面开孔测量静压 测压孔直接开在测压孔直接开在管壁上，要求测量管壁上，要求测量孔附近的壁面要光孔附近的壁面要光滑平整，滑平整，孔轴要与孔轴要与壁面垂直壁面垂直，孔径一，孔径一般为般为0.50.51.5mm1.5mm。 n2 2静压的测量静压的测量建筑环境测试技术建筑环境测试技术n将将测测量量的的全全压压和和静静压压用用引引出出管管引引出出，与与差差压压计计相相接接即即可可测测量量动动压压。实实际际应应用用的毕托管的公式为：的毕托管的公式为：为速度校正系数，一般情况下毕托管在使用之为速度校正系数，一般情况下毕
8、托管在使用之前需要进行标定，以确定速度校正系数。前需要进行标定，以确定速度校正系数。毕托管原理图毕托管原理图3 3毕托管毕托管（复合测压管（复合测压管17301730年年享利享利毕托首创毕托首创 ）建筑环境测试技术建筑环境测试技术（1 1）L L形毕托管形毕托管：标准形毕托管，：标准形毕托管，想想知道分类吗知道分类吗建筑环境测试技术建筑环境测试技术（2 2）S S形形毕毕托托管管：迎迎着着流流体体的的开开口口端端测测量量流流体体的的总总压压，背背着着流流体体的的开开口口端端测测量量流流体体的的静静压压，开开口口面面积积大大。一一般般用用于于测测量量含含尘尘浓浓度度较较高高和和粘粘度度较较大大的
9、的气气流流，例例如如测量烟气流速等。测量烟气流速等。继续看吧继续看吧建筑环境测试技术建筑环境测试技术四激光多普勒测速技术四激光多普勒测速技术 激激光光多多普普勒勒测测速速仪仪是是利利用用随随流流体体运运动动的的微微粒粒散散射射光光的的多多普普勒勒效效应应来来获获得得速速度度信信息息，静静止止的的激激光光光光源源发发射射的的激激光光照照射射到到随随流流体体运运动动的的粒粒子子上上，同同时时粒粒子子又又将将接接收收到到的的光光波波向向外外散散射射，当当静静止止的的光光接接收收器器接接收收散散射射光光时时，光光接接收收器器所所收收到到的的散散射射光光频频率率fsfs与与静静止止光光源源的的光光波波频
10、频率率f f0 0之之差差与与运运动动粒粒子子的的速速度度u u成成正正比比。这这个差值就叫多普勒频率。个差值就叫多普勒频率。示示踪踪粒粒子子建筑环境测试技术建筑环境测试技术真空真空波长波长光速光速波长波长建筑环境测试技术建筑环境测试技术q qm m质量流量质量流量 kg/skg/sq qw w重量流量重量流量 kgf/skgf/sq qv v体积流量体积流量 m m3 3/s/s转换关系：转换关系：表达方式表达方式7.3 7.3 流量测量方法和分类流量测量方法和分类流量流量：流体在单位时间内通过管道或设备某横截面处：流体在单位时间内通过管道或设备某横截面处的数量，亦称瞬时流量。的数量，亦称瞬
11、时流量。建筑环境测试技术建筑环境测试技术1 1累累积积流流量量：在在一一段段时时间间内内流流过过流流体体量量的的总总和和，也也可可用用在在这这段段时时间间内内对对瞬瞬时时流流量量的积分的积分。2 2平平均均流流量量：累累积积流流量量除除以以得得到到总总流流量量的的时间间隔称该段时间内的平均流量。时间间隔称该段时间内的平均流量。7.3 7.3 流量测量方法和分类流量测量方法和分类定义定义建筑环境测试技术建筑环境测试技术n1）速度式流量测量方法）速度式流量测量方法 直接测量管道内的流速。直接测量管道内的流速。 测差压信号：测差压信号：毕托管、孔板、喷嘴、文丘里管、转毕托管、孔板、喷嘴、文丘里管、转
12、子流量计等；子流量计等； 测叶轮转速：测叶轮转速：流体推动叶轮旋转，叶轮转速与流速流体推动叶轮旋转，叶轮转速与流速成正比。如：水表、涡轮流量计。成正比。如：水表、涡轮流量计。 电磁流量计、涡街流量计、超声波流量计电磁流量计、涡街流量计、超声波流量计n2）容积式流量测量方法）容积式流量测量方法 通过测量单位时间内经过流量仪表排出的流体的固通过测量单位时间内经过流量仪表排出的流体的固定容积的数目来测量流量，定容积的数目来测量流量，根据测量室逐次重复地充满根据测量室逐次重复地充满和排放该体积部分流体的次数来测量流体体积总量和排放该体积部分流体的次数来测量流体体积总量 。腰轮流量计、湿式流量计腰轮流量
13、计、湿式流量计n3) 其他类型其他类型 质量流量计等质量流量计等7.3 流量测量方法和分类流量测量方法和分类建筑环境测试技术建筑环境测试技术7.4 7.4 差差压压式流量式流量计计一利用毕托管测量流量一利用毕托管测量流量 利利用用毕毕托托管管可可以以测测得得管管道道内内流流体体的的流流速速，但但毕毕托托管管所所测测得得的的是是点点流流速速，而而由由于于流流体体的的粘粘性性作作用用，管管道道内内截截面面上上各各点点的的分分布布并并不不均均匀匀，而而要要想想得得到到管管道道内内流流体体的的流流量量需需要要得得到到管管道道内内的的平平均均流流速速，而而管管道道内内哪哪一一点的流体流速等于平均流速呢？
14、点的流体流速等于平均流速呢？ 问题？问题？建筑环境测试技术建筑环境测试技术如果知道被测流体的状态，可根如果知道被测流体的状态，可根据流体的流速分布情况布置测点据流体的流速分布情况布置测点先看看管道内流体的速度分布吧先看看管道内流体的速度分布吧建筑环境测试技术建筑环境测试技术测点的选择测点的选择1) 矩形管道矩形管道流体体积流量流体体积流量 流体质量流量流体质量流量 n以中间矩形法（等环面法）为例以中间矩形法（等环面法）为例建筑环境测试技术建筑环境测试技术2) 圆形管道圆形管道1.将截面分成面积相等的数个同心圆将截面分成面积相等的数个同心圆环。一般环。一般n5，对于直径为，对于直径为150300
15、mm的管道，的管道，n=32.按按中间矩形法中间矩形法布置测点。在每一个布置测点。在每一个圆环内布置测点，测点所在圆周恰圆环内布置测点，测点所在圆周恰将圆环面积平分，推荐均布四个。将圆环面积平分，推荐均布四个。3.平均流速等于各点平均平均流速等于各点平均测点的选择测点的选择建筑环境测试技术建筑环境测试技术差压流量计示意图差压流量计示意图建筑环境测试技术建筑环境测试技术7.5 叶轮式流量计叶轮式流量计一水表一水表分类：根据水流特点：分类：根据水流特点：n切线流切线流： 单流束、多流束单流束、多流束n竖式流：竖式流：水流方向与叶轮的转动轴垂直水流方向与叶轮的转动轴垂直n轴流式：轴流式：水流方向与叶轮的转动轴平行水流方向与叶轮的转动轴平行根据流量指示部分位置：根据流量指示部分位置：n湿式水表湿式水表：流量指示部分处于水中：流量指示部分处于水中n干式水表干式水表：流量指示部分处于空气中。：流量指示部分处于空气中。大家都见过水表吧大家都见过水表吧建筑环境测试技术建筑环境测试技术建筑环境测试技术建筑环境测试技术7.6 玻璃转子流量计玻璃转子流量计建筑环境测试技术建筑环境测试技术转子流量计工作原理转子流量计工作原理建筑环境测试技术建筑环境测试技术作业作业n1、第五章思考题与习题的6、7n2、第七章思考题与习题的22
