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：以前：以前：通过机械传动装置连接到指示或计数设备，通过仪表通过机械传动装置连接到指示或计数设备，通过仪表指针指示。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
3、行显示或记录。建筑环境测试技术建筑环境测试技术AVM-03风速计（翼形）风速计（翼形）说明说明：1）测定）测定0.640m/s范范围内的气流速度；围内的气流速度；2）测定最大流速、）测定最大流速、最小流速、瞬时风速，最小流速、瞬时风速，平均风速；平均风速；3）叶轮全部置于气）叶轮全部置于气流流场中。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）测定）测定0.470m/s范范围内的气流速度；围内的气流速度；2）测定瞬时风速，）测定瞬时风速，平均风速；平均风速；3）具有风速报警设）具有风速报警设定和报警输出，交直定和报警输出，交直流自动切换等功能。流自动切换等功能。三杯形机械式风传感器三
4、杯形机械式风传感器建筑环境测试技术建筑环境测试技术7.1.2 热线风速仪热线风速仪n原理原理：利用发热的金属丝利用发热的金属丝（热线）（热线）的散热率与流的散热率与流体的流速成正比。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Rwf2RwwQQQF TTQI Rfwnfw2wR-RubaRRI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f2wnnfwRIubaubaRR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
5、筑环境测试技术当气流速度较小，可不考虑流体的可压缩性，并认为当气流速度较小，可不考虑流体的可压缩性，并认为它的密度为常数，建立伯努利方程（它的密度为常数，建立伯努利方程（不可压缩流体的流不可压缩流体的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）AB0221PuP)(02PPu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对于可压缩性气体来说，对于可压缩性气体来说，总压和静压总压和静压 之间的关系式为：之间的关系式为：)1
6、(2210uPP422424MkM在通风空调工程中，气体流速一般低于在通风空调工程中，气体流速一般低于40m/s40m/s，空气温空气温度为度为2020，常温下音速为，常温下音速为343m/s343m/s 12.0CVM可压缩性修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 所以气体的可压缩性程度对于动压的影响所以气体的可压缩性程度对于动压的影响很小，一般情况下可忽略。很小，一般情况下可忽略。（1+1+）=1.0034=1.00341)(02PPu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
7、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
8、术n将测量的全压和静压用引将测量的全压和静压用引出管引出，与差压计相接出管引出，与差压计相接即可测量动压。实际应用即可测量动压。实际应用的毕托管的公式为：的毕托管的公式为：）jpPPku0(2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）pk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
9、环境测试技术（2 2）S S形毕托管形毕托管：迎着流体的开口端测量：迎着流体的开口端测量流体的总压，背着流体的开口端测量流流体的总压，背着流体的开口端测量流体的静压，开口面积大。一般用于测量体的静压，开口面积大。一般用于测量含尘浓度较高和粘度较大的气流，例如含尘浓度较高和粘度较大的气流，例如测量烟气流速等。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 激光多普勒测速仪是利用随流体运动的微粒激光多普勒测速仪是利用随流体运动的微粒散射光的多普勒效应来获得速度信息，静止散射光的多普勒效应来获得速度信息，静止的激光光源发射的激光照射到随流体运
10、动的的激光光源发射的激光照射到随流体运动的粒子粒子上，同时粒子又将接收到的光波向外散上，同时粒子又将接收到的光波向外散射，当静止的光接收器接收散射光时，光接射，当静止的光接收器接收散射光时，光接收器所收到的收器所收到的散射光频率散射光频率fsfs与与静止光源的光静止光源的光波频率波频率f f0 0之差与运动粒子的速度之差与运动粒子的速度u u成正比。这成正比。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ssssDueceeuffuecuecffff)(0000000sDu eef001Dsfu ee0fc真空真空波长波长光速光速波长波长建筑环境
11、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/svwmqgqq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，亦称瞬时流量。建筑环境测试技术建筑环境测试技术1 1累积流量累积流量：在一段时间内流过流体量的：在一段时间内流过流体量的总和，也可用在总和，也可用在这段时间内对瞬时流量这段时间内对瞬时流量的积分的积分。2
12、2平均流量平均流量：累积流量除以得到总流量的：累积流量除以得到总流量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21tmtMq dt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
13、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，固定容积的数目来测量流量，根据测量室逐次重复地充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满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 差压式流量计差压式流量计一利
14、用毕托管测量流量一利用毕托管测量流量 利用毕托管可以测得管道内流体的流速，利用毕托管可以测得管道内流体的流速，但毕托管所测得的是点流速，而由于流体但毕托管所测得的是点流速，而由于流体的粘性作用，管道内截面上各点的分布并的粘性作用，管道内截面上各点的分布并不均匀，而要想得到管道内流体的流量需不均匀，而要想得到管道内流体的流量需要得到管道内的平均流速，而管道内哪一要得到管道内的平均流速，而管道内哪一点的流体流速等于平均流速呢？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
15、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1nViiFqun流体体积流量流体体积流量 流体质量流量流体质量流量1nViiiFqun 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150300mm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
16、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
