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三種風(fēng)速測(cè)量?jī)x及其工作原理

時(shí)間:2016-6-21閱讀:617
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                        三種風(fēng)速測(cè)量?jī)x及其工作原理  

1.熱式風(fēng)速儀

    將流速信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的種測(cè)速儀器,也可測(cè)量流體溫度或密度。其原理是,將根通電加熱的細(xì)金屬絲(稱)置于氣流中,在氣流中的散熱量與流速有關(guān),而散熱量導(dǎo)致溫度變化而引起電阻變化,流速信號(hào)即轉(zhuǎn)變成電信號(hào)。

它有兩種工作模式:

①恒流式。通過的電流保持不變,溫度變化時(shí),電阻改變,因而兩端電壓變化,由此測(cè)量流速;

②恒溫式。的溫度保持不變,如保持150℃,根據(jù)所需施加的電流可度量流速。恒溫式比恒流式應(yīng)用更廣泛。  

    長(zhǎng)度般在0.5~2毫米范圍,直徑在1~10微米范圍,材料為鉑、鎢或鉑銠合金等。若以片很薄(厚度小于0.1微米)的金屬膜代替金屬絲,即為熱膜風(fēng)速儀,功能與熱絲相似,但多用于測(cè)量液體流速。除普通的單線式外,還可以是組合的雙線式或三線式,用以測(cè)量各個(gè)方向的速度分量。從輸出的電信號(hào),經(jīng)放大、補(bǔ)償和數(shù)字化后輸入計(jì)算機(jī),可提高測(cè)量精度,自動(dòng)完成數(shù)據(jù)后處理過程,擴(kuò)大測(cè)速功能,如同時(shí)完成瞬時(shí)值和時(shí)均值、合速度和分速度、湍流度和其他湍流參數(shù)的測(cè)量。風(fēng)速儀[1]與皮托管相比,具有探頭體積小,對(duì)流場(chǎng)干擾小;響應(yīng)快,能測(cè)量非定常流速;能測(cè)量很低速(如低達(dá)0.3米/秒)等優(yōu)點(diǎn)。    

    當(dāng)在湍流中使用熱敏式探頭時(shí),來自各個(gè)方向的氣流同時(shí)沖擊熱元件,從而會(huì)影響到測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。在湍流中測(cè)量時(shí),熱敏式風(fēng)速儀流速傳感器的示值往往高于轉(zhuǎn)輪式探頭。以上現(xiàn)象可以在管道測(cè)量過程中觀察到。根據(jù)管理管道紊流的不同設(shè)計(jì),甚至在低速時(shí)也會(huì)出現(xiàn)。因此,風(fēng)速儀測(cè)量過程應(yīng)在管道的直線部分進(jìn)行。直線部分的起點(diǎn)應(yīng)至少在測(cè)量點(diǎn)*×D(D=管道直徑,單位為CM)外;終點(diǎn)至少在測(cè)量點(diǎn)后4×D處。流體截面不得有任何遮擋(棱角,重懸,物等)。  

2.葉輪風(fēng)速儀  

 風(fēng)速計(jì)的葉輪式探頭的工作原理是基于把轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成電信號(hào),先經(jīng)過個(gè)臨近感應(yīng)開頭,對(duì)葉輪的轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行“計(jì)數(shù)” 并產(chǎn)生個(gè)脈沖系列,再經(jīng)檢測(cè)儀轉(zhuǎn)換處理,即可得到轉(zhuǎn)速值。風(fēng)速儀的大口徑探頭(60mm,100mm)適合于測(cè)量中、小流速的紊流(如在管道出口)。風(fēng)速計(jì)的小口徑探頭更適于測(cè)量管道橫截面積大于探頭橫截面積100倍以上的氣流。   

 3.皮托管風(fēng)速儀

18世紀(jì)為法國(guó)物理學(xué)家H.皮托發(fā)明。簡(jiǎn)單的皮托管有根端部帶有小孔的金屬細(xì)管為導(dǎo)壓管,正對(duì)流束方向測(cè)出流體的總壓力;另在金屬細(xì)管前面附近的主管道壁上再引出根導(dǎo)壓管,測(cè)得靜壓力。差壓計(jì)與兩導(dǎo)壓管相連,測(cè)出的壓力即為動(dòng)壓力。根據(jù)伯努利定理,動(dòng)壓力與流速的平方成正比。因此用皮托管可測(cè)出流體的流速。在結(jié)構(gòu)上進(jìn)行改進(jìn)后即成為組合式皮托管,即皮托-靜壓管。它是根彎成直角的雙層管。外套管與內(nèi)套管之間封口,在外套管周圍有若干小孔。測(cè)量時(shí),將此套管插入被測(cè)管道中間。內(nèi)套管的管口正對(duì)流束方向,外套管周圍小孔的孔口恰與流束方向垂直,這時(shí)測(cè)出內(nèi)外套管的壓差即可計(jì)算出流體在該點(diǎn)的流速。皮托管常用以測(cè)量管道和風(fēng)洞中流體的速度,也可測(cè)量河流速度。如果按規(guī)定測(cè)量得到各截面的流速,經(jīng)過積分即可用以測(cè)量管道中流體的流量。但當(dāng)流體中含有少量顆粒時(shí),有可能堵塞測(cè)量孔,所以它只適于測(cè)量無(wú)顆粒流體的流量。所以,皮托管也可以用于測(cè)量風(fēng)速及風(fēng)的流量,這就是皮托管風(fēng)速儀的原理。

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