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风速测量原理与探头类型

背景知识
流动是指粒子或流体的持续运动例如水流气流,流速的国际单位制是m/s,根据涡流是否存在,流动可以分为层流和紊流
紊流度
紊流,主要作为房间舒适度的衡量,通过紊流度来表示;
紊流度是体现了流体流动的干涉程度,即不规则的气流的叠加。
紊流以一个数字来表达,可以用来描述外部流动的质量。紊流度越低,风洞越好。低紊流度的风洞TU 值高达0.5 紊流。风洞不但可以传递紊流的特性,同时可以按照一定的相似性传递模型与原型的相关性。紊流度描述了气流平均波动的速度在三个空间轴(X Y Z)上的波动情况,密格型的格栅及幕就是用来平衡这些波动的。
紊流度的确定
紊流度由以下参数确定:
首先,应计算平均值,其次是与平均值的偏离,需计入每个单个的测量数据。各偏离量开平方后相加,再除以测量次数。*后,将以上的计算结果开平方即可得到紊流度值(单位:m/s),通常,表示为a %
层流
层流 (拉丁文, lamina= 平整的) 是指液体和气体在流动过程中无紊流出现,气流间无混合现象;
 
紊流
紊流(拉丁文, turbulentus– 不确定的或无序的、突变的、混乱的)是指液体和气体的流动具有很大的扰动。其流态在三维方向上是随机的,流体无固定的流向。
 
测量原理与类型
热敏式探头
热敏式探头是基于风冷却原理。气流吹过探头引起温度变化,通过控制电路保持温度恒定,电流与流速成正比当热敏式探头用于紊流的测量时,发热元件将与各个方向的气流接触换热。因此,热敏式探头比叶轮式更适于紊流的测量将会影响测量。在进行管道内测量时需注意,根据管道的设计不同,紊流即使在低流速下也可能产生。
其影响因素有:
-
空气压力
-
温度(仪器内已作补偿)
-
湿度(可以忽略)

叶轮式探头
叶轮探头的测量原理是将旋转运动变成电信号。电感式开关记录叶片的旋转,发出一系列脉冲信号,发送给仪器,并将其转化为流速值。大直径叶轮探头(ø60mm; ø 100mm)适于测量紊流流动(如格栅出风口)。小直径叶轮探头则适合上述所有在管道中的测量,一般管道的横截面应该大约100倍的探头横截面。
ø16mm 1的探头被认为是用途*广的。其直径大小刚好既能达到良好的起始反应又能满足高达60m/s的风速。
其影响因素有:
-
颗粒物

皮托管
皮托管的正面开口测量的是气流总压,*终传入压力探头的a端口.其侧面开口测量的是气流的静压,*终传入b 端口。压差即与风速有关的动压。
与热敏式探头一样,皮托管也比叶轮式探头适于紊流的测量。当采用皮托管测量时,平稳的气流更为合适。
其影响因素有:
-
密度
-
温度
-
相对湿度
-
优良压力
测量方法
分割法
分割法——适于矩形主管路测量
该种方法不可虑流场分布。速度场内部的矩形截面被平分为等面积测量区域,实际测点即设在该区域的中心部位。
如果流速分布均匀,则可通过少数几个具有代表性的测点即可完成测量。然而,如果在整个截面上流速分布不均,则需增加测点数。
如每个区域的读数均可代表周边区域的流场,则此时的测点数就可以满足要求了。也就是说,可视为该区域的真实平均流速。

轴心法
轴心法——适于圆形管路测量
将圆形截面划分为等面积的同心圆,测点即位于同心圆重心轴上。
测量结果的评估是通过算术平均值来计算的。

对数法
对数法——适于圆形管路测量
采用该种方法,必须具有紊流边界层,而实际上很少有遇到过该类应用。测点至少分布在两个正交直径环上,与边缘的间隔距离按对数递减。
典型应用
1.检测送风口风速
2.
检测风机出口风速
3.
舒适度测量
4.
通风空调系统调试测量

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