(一)管内风压的测量
1.静压的测量静压是指空气垂直作用于管道壁面单位面积上的力。测量静压时,只需垂直于管壁开一小孔,然后用橡皮管接至U形压力计上,如图9-25所示。若管内空气静压大于当地大气压力,则U形压力计通大气的一端液柱升高hj,所测静压Pj(Pa)可用下式表示。
式中:ρy——管内液体的密度,kg/m3;
g——重力加速度,9.81m/s2;
hj——U形管内的液柱差,mm。
2.总压的测量测量总压时,对水平管道来说,只需用一根两端开口的直角弯管(即毕托管)伸入风管内,一端对着气流流动方向,另一端用橡皮管接至U形压力计上,如图9-26所示。在空气动压和静压的同时作用下,U形压力计的另一端液柱升高,直至与大气压力平衡为止。此时液柱升高值hZ表示了管内空气的总压。运用流体在水平管内流动时的伯努利方程,因1与2点相距很近,管内所消耗的能量可忽略不计,则:
图9-25 用U形压力计测静压
图9-26 用U形压力计测总压
又因点2是在弯管内,故v2=0,则上式可简化为:
由式(9-11)可知,点2处的静压P2,是点1处的静压和动压总和,即等于点1处的总压力PZ,则:
式中:hZ——U形管内的液柱差,mm。
3.动压(速压)的测量流体的动压等于总压与静压之差。因此,只需用U形压力计的一端与测量总压的直角弯管相连接,另一端与测量静压的管壁孔口相连接,如图9-27所示,则U形压力计两端的液柱hd即表示了空气的动压。动压Pd(Pa)可用下式表示。
图9-27 用U形压力计测动压
式中:v1——风道内空气流速,m/s;
ρ——空气密度,通常取1.2kg/m3。
(二)测量方法
1.毕托管与微压计的连接方法当在压出管段(正压区)中测量空气静压时,把毕托管从管壁的小孔插入,毕托管头部迎着气流,同时用橡皮管将静压管与微压计的一端连接起来,而微压计的另一端则与大气相通。因压出管段中空气的静压比大气压力大,所以微压计与静压管连接在一边的压力比另一边大。在采用倾斜式微压计时,静压管路应该和玻璃(或金属)容器管口一边的接头连接。当在吸入管段(负压区)中测量空气静压时,由于管道中空气的静压力小于大气压力,故微压计与静压管连接一边的压力比另一边小。在采用倾斜式微压计时,静压管应该和玻璃管一边的接头连接。如果测量管道中空气的总压力,也可用上述方法来测量,只是在测量时以毕托管的总压管代替上述的静压管。测量管道中空气动压时,采用总压与静压相减的方法,即将总压管和静压管连接在微压计的两端,两者相减的数值即为动压。必须说明,动压永远是正值,即总压永远大于静压,故采用倾斜式微压计测量动压时,总压管总是与玻璃(或金属)容器管口的接头相连,静压管总是与玻璃管一边的接头相连,如图9-19所示。
测量时要注意以下几点。
(1)毕托管的头部应放在气流较稳定区域中,避免放在涡流区中。(www.xing528.com)
(2)压力读数应待液柱尽可能稳定后读出。
(3)毕托管和橡皮管不应被水阻塞,橡皮管不能有折褶。
(4)测量用的微压计,在测量前先要校正座架上的水平位置。
2.测点的选择由于管道内流动的流体速度是不均匀的,因此在求管内流体的平均流速时,须把风管截面分成几个相等的面积,如图9-28所示。
图9-28 矩形截面内风管的测点位置
图9-29 圆形截面内风管的测点位置
在矩形风管内分配面积时,应遵循以下原则。
(1)各小截面的形状应尽可能接近正方形。
(2)各小截面的面积不大于0.05m2。
(3)小截面的数目不得少于9个。
对于圆形风管,应将其截面分成若干个面积相等的同心圆环。每个圆环内测试四点,如图9-29所示,截面所划分的圆环数,取决于风管直径的大小,可按下表选用。
圆形风管直径与圆环个数的划分
各圆环测点距中心的距离可按下式计算:
式中:R——风管半径,mm;
i——从风管中心算起的测点顺序(即圆环顺序号);
Ri——从风管中心到第i个测点的距离;
n——划分的圆环数。
用毕托管及微压计来测量风道内风压时,应选择合适的测点位置。测点处的气流应比较均匀而稳定。一般情况下,常在直管段上进行测量。若在测试截面之前(按气流流动方向)或之后有弯管、变径管、三通管等异形部件,则测试截面离这些部件的距离应大于1.5倍风管直径或大于4~5倍风管直径。尽可能避免将测试截面布置在调节阀前后,测试截面前后处的直线管段越长越好。
在进行多点测量时,对测试截面的平均静压、平均总压P可按下式计算。
式中:P1,P2,Pn——测试截面上各测点的静压值或总压值,Pa;
n——测点的个数。
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