流体管道压力流速流量测定实验

1. 流体管道压力流速流量测定实验 龚红卫 南京工业大学城建学院

2. 流体管道压力流速流量测定实验 一、实验目的 二、实验所用仪器、量具 三、测定前的准备 四、测定内容 五、测定步骤

3. 一、实验目的 通过本实验要求掌握用毕托管与微压计来测量风管中风压、风速和风量的方法，并了解微压计的工作原量，基本构造和使用方法。学会使用机械风速仪和热电风速仪。

4. 二、实验所用仪器、量具 1．毕托管（标准，普通） 2．倾斜式或补偿式微压计 3．风速仪 4．温度计（0℃~50℃） 5．气压计 6．钢卷尺、卡尺

5. 三、测定前的准备 1．选择测定断面 测定断面原则应选在气流均匀而稳定的直管段上，离开产生涡流的局部构件有一定的距离，以免受局部阻力的影响。即按气流方向，在局部阻力之后大于或等于4倍管径（或矩形风管大边尺寸）；在局部阻力之前大于1.5倍管径（或矩形风管大边尺寸）的直管段上，如图1当条件受到限制时，距离可适当缩短，但也应使测定断面到前局部构件的距离大于测定断面到后局部构件的距离，同时应适当增加测定断面上测点的数目。

6. 风管测定断面位置图 图1 ：1—风机 2—测定断面；a—为风管的大边； d—为风管直径

7. 2．确定断面内的测点 在测定断面的内各点的气流速度是不相等的，因此应选择有代表性的测点。在测定断面内确定测点的位置和数目，主要决于风管断面形状和尺寸。

8. （1）矩形风管断面没测点的位置 在矩形风管内测量平均流速时，可将断面划分为若干个面积相等的小截面，并使各小截面尽可能接近正方形，其面积不大于0.05m2,小截面的边长为200~250mm,最好取小于220mm,测定位于各小截面的中心处，如下图。 图2 矩形截面内的测点位置示意图

9. （2）圆形风管断面测点的位置 在圆形风管内测量平均流速时，应根据管径的大小，将断面划分为若干个面积相等的同心环，每个圆环测量四个点，且这四个点必须位于互相垂直的两直径上。（在相互垂直的直径上应开两个测孔）如右图： 图3图4 图3 圆形截面内的测点位置 图4 三个圆环时测点位置示例

10. 测定断面上所划分的圆瑨数目见下表： 圆形风管测点圆环数及测点数

11. 各测点距风管中心距离可按下式计算： （式1） 式中：R——风管的半径（mm） Rn——风管中心到第n环测点的距离（mm） n——从风管中心算起圆环的顺序号 m——风管断面所划分的圆环数 为了使一时确定测方便，可将测点到风管中心的距离，换算成测点到管壁（即测孔）的距离ＫＲ（如图3），Ｋ为倍数，见后页表格。

12. 圆环上的测点到管壁的距离（Ｋ值）

13. 四、测定内容 1．风管内风压的测定 根据流体力学理论知道，对不可压缩流体在管内任意断面上的全压等于其静压与动压之和，则动压等于全压与静压之差。由此原理并根据倾斜式微压计的测压原理，欲测风管断面上的全压，静压和动压，可按如图5进行连接。 图5 皮托管与倾斜微压计的连接方法

14. 由上页图5可看出，毕托管是测量风压的一次仪表，它作用把风管内的压力传递出来，而微压计则是用来显示风压大小的二次仪表。测定前，根据测定断面是处于通风机的吸入段还是压出段，将毕托管与微压计正确加以连接。然后，根据计算出的测点位置，依次进行测量。测量时，将多向阀手柄板向“测量”位置，在测量管标尺上即可读出液柱长度，再乘以倾斜测量管所固位置上的仪器常数K值，即得所测压力值（mmH20）。由上页图5可看出，毕托管是测量风压的一次仪表，它作用把风管内的压力传递出来，而微压计则是用来显示风压大小的二次仪表。测定前，根据测定断面是处于通风机的吸入段还是压出段，将毕托管与微压计正确加以连接。然后，根据计算出的测点位置，依次进行测量。测量时，将多向阀手柄板向“测量”位置，在测量管标尺上即可读出液柱长度，再乘以倾斜测量管所固位置上的仪器常数K值，即得所测压力值（mmH20）。

15. 测定断面上的平均静压（Pj）,平均全压（Pq）可按下式计算：测定断面上的平均静压（Pj）,平均全压（Pq）可按下式计算： （式2） （式1） 当动压值相差太大时测量断面上的平均动压（Pd）通常按均方根动压求得： （式3） 若各测点动压值相差不大，可用动压的算术平均值计算： （式4）

16. （1）、（2）、（3）、（4）式中的n为断面上测点总数。（1）、（2）、（3）、（4）式中的n为断面上测点总数。 在测量动压时，有时会碰到某些测点的读数为零值或负值的情况，这表明该断面上气流很不稳定，产生了涡流，但通过该断面的流量并没改变。在计算平均动压时，宜将负值当作零值处理，但测点的总数应为动压为负值及零值在内的全部测点。

17. 2．风管内风量的确定 （1）平均风速的计算（Vp） 知道测定面上的平均动压后，则测定断面上的平均风速可按下式计算： （m/s） （式5） （5）式中： γ'——液体压差计所用液体的容重（N/m3） γ——流动气体本身的容重（N/m3） φ——经实验校正的流速系数（一般取1） hr——液柱差 （m）

18. 由于 （ —流动气体本身的密度kg/m3） φ=1 则： （m/s） （式6） 在常温条件下： 大气压760mmHg柱 （式7） 式中： Pd——平均动压（mmH2O）

19. 如果所测温度是非常温，应按下式计算空气的密度，可按下式计算：如果所测温度是非常温，应按下式计算空气的密度，可按下式计算： （Kg/m3） （式8） 式中：Pa——大气压力（kg/m2） ta——环境温度（℃） R——空气常数（R= 29.4 kg•m/kg•℃） ρa——非常温条件下空气密度（kg/m3） 应注意，当风管风速小于2m/s时，采用热球风速仪直接测量风管截面上的平均风速，然后取其算术平均值作为该断面的平均风速。

20. （2）风管风量的确定 （m3/h） （式9） 式中： F——风管截面积（m2） Vp——平均风速（m/s）

21. 五、测定步骤 1．熟悉测量风压仪器的使用方法及注意事项；检查测定断面位置是正确，用内径卡尺测量风管的直径（D）及大边长（A）。 2．根据测定断面上已开好的测孔，将毕托管与微压计正确地加以连接，并算出各测点到管壁的距离，用胶布或调节环标示在毕托管上，将毕托管装在测架上。 3．启动风机，分别在测定断而后水平或垂直方向上测出各测点的全压、静压和动压，并记录在对应表格（上页）中。 4．第一次测定完毕后，用调节阀改变风量，重复几次。每调节一次风量，在测定前、后都要用温度计读出气流的温度取其平均值。同时，测出大气压力，求空气密度。 5．关闭风机整理好仪器，并计算测定结果。

22. 管道内风速、风压、风量测定记录计算表 日期： 大气压： P¬a空气温度 ℃风管直径或大边长 mm面积 m2

23. 谢谢! 龚红卫 sanwen@njut.edu.cn