实验一 通风参数测定(1)

实验一 通风参数测定

安工1202 李鑫

通风系统、施工完毕后、正式运行前，一般要对系统各分支管通风阻力、摩擦阻力系数、风速、风量进行全面测定，并按原设计风量进行必要的调整。对已运行的系统，通过测试可以了解运行情况，发现存在的问题。因此，管道通风阻力、摩擦阻力系数、风速、风量测定是从事工业通风和防尘研究及管理工作的研究者和工程技术人员最常进行的工作和应该掌握的最基本、最常用技术。 一、实验目的

1. 学习皮托管、补偿式微压计、倾斜式微压计、风速表等仪器的基本构造和工作原理和使用方法；

2. 掌握管道静压、通风阻力hfr、摩擦阻力系数α测定技术； 3. 掌握圆管道平均风速Ｖ、风量Ｑ的测定技术；

4. 了解管道通风阻力、摩擦阻力系数、风速、风量测定的其它仪器和技术。 二、实验内容与实验基本原理

（一）管道静压、动压、通风阻力、比摩阻和摩擦阻力系数测定

管内气体压力包括平衡压力Ｐ、静压Ｐj、动压Ｐd（速压）和全压Ｐq，可用测压管与不同测量范围和精度的微压计配合测得。常用的测压管是Ｌ型皮托管、静压管等。

测压管、静压管与微压计的连接方式如图示。 管内某点气体静压Ｐj、动压Ｐd和全压Ｐq的计算式为

PjPgz PdV22

PqPjPd

A B 测压连线方式图

1）静压测定

流体力学中已证明，在渐变流（或缓变流）截面上静压PjPgz为常数，因此，对于等直管道在管壁上任意点开凿小孔测得的静压值可代替该截面上的静压值。用此方法测量静压即简单又不破坏流场。在不产生堵塞的情况下，静压孔的直径应尽量小，一般不宜超过2mm。钻孔必须与管壁垂直，在圆孔周围不应有毛刺。

管内流体静压也可用皮托管测量，由皮托管上的静压孔咀得到的读数即静压值。

2）动压测定

管内流体动压Ｐd在同一截面上不是定值，因为在同一截面各不同点，流体的速度不同。所谓的管内某截面流体动压Ｐd一般是指截面上的平均动压。

Pd1Pd2PdnPdn

对于轴对称流动的直圆型管道，在紊流情况下，管内同一截面上附面层之外各点速度Ｖ可认为是完全一致的。因此，对于皮托管尺寸相对于圆管较小的情况，在轴心处的测得动压Ｐd可代表直圆管截面上的平均动压。但是对于非轴对称流动的直管道，须在同一截面上布置若干测点，以求其平均值。个别情况下，考虑到圆管道较小和加工的不对称性，也在直圆型管道上布置若干测点，以求其平均

值。

一般常把测点布置在管道等面积环上，等面积环数一般与管径有关，对于300~500mm的圆管等面积环数可取3，同心环上各测点距轴心的距离按下式计算：

RiR2i12n

式中：R－圆管直径

i－从管道轴心算起的同心环序号 n－等面积同心环数 3）通风阻力hf计算

管道通风阻力一般包括沿程摩擦阻力hf和局部阻力hr。对于管道两截面间无局部阻力hr的情况，管道两截面间的通风阻力为：

hfPq1Pq2

对于等直管道定常不可压缩流动，管道两截面间的通风阻力简化为：

hfPj1Pj2

4）摩擦阻力系数α计算

工程上，通风阻力（摩擦阻力）系数α为

8hfS3LQ2 NS2/m4

式中：λ－圆管达西系数，无量纲 ρ－流体密度，kg/m3

S－管道面积，m2

L－管道长度，m χ－管道湿周长度，m Q－管道流量，m3/s 5）管道比摩阻R计算 工程上，管道比摩阻R定义为

RhfL

（二）管道流速V、流量Q测定

1）间接式管道流速、流量测定

先测得管道的平均动压Ｐd，然后再由下式计算

V2Pd

QVS

本实验采用间接式管道流速、流量测定方法 2）直接式管道流速、流量测定

最常用的直接式管道流速测定方法是：a.热线风速仪法；b.热球式热电风速仪法；

最常用的直接式管道流量测定仪器是浮子流量计（适用于小流量）和旋桨叶轮式流量计。使用时，把流量计串入管道。 三、实验步骤

1. 按图示要求联接测点皮托管，补偿式微压计； 2. 管道静压、动压测定； 3. 记录数据。 四、数据处理 实验数据记录

表Ⅰ：静压记录

通风形式 通风次数 测压位置 A 1 B -10.77 A -3.050 2 B -10.23 A -3.598 3 B -10.86 Pj(mmH2O) -3.522

表Ⅱ：动压记录

风筒直径(mm) 300 等积环数 (mm) 3 R1 0 测点距轴心距离 (mm) R2 20 R3 25 hv1 测点动压1 (mmH2O) hv2 hv3 测点动压2 （mmH2O） hv1 hv2 0.49 hv3 0.48 0.074 0.098 0.221 0.45

表Ⅲ：管道尺寸记录

长度(m) 7.5

表Ⅳ：大气参数记录

大气压力(Pa) 101013

通风阻力hf计算

温度(℃) 14.5 湿度(%) 35 直径(mm) 262.60 825 周长(mm) 断面积(m2) 0.054 Pj1(-3.522-3.050-3.598)/3-3.39mmH2O

Pd10.0740.0980.2210.131mmH2O3Pj2(-10.77-10.23-10.86)/3-10.62mmH2O

Pd20.450.490.480.473mmH2O

3hfPq1PmmHq26.9182O67.80Pa

管道比摩阻R计算:

hf67.80Pa

Rhf/L67.80/7.59.04Pam-1 管道流速V、流量Q计算:

V2Pd

查表知，t=14.5℃时，空气密度1.228kgm-3

V20.1319.81.228=0.4572m/s

QVS0.45720.0540.02469m3/s

通风阻力系数α计算

2m0.8252先求S=0.05416 2由公式8hfS3LQ2hfSLV2

得 

67.7964S2.8394 NS2/m4 20.8257.50.4572绘制风阻特性曲线

由公式得

hfLS3Q2，其中

LS3=

0.8257.52.83944=110587.47NS/m 30.05416用matlab绘制曲线如下：

实验结果分析；

这次实验接触并学习了皮托管、补偿式微压计、倾斜式微压计、风速表等仪器的基本构造和工作原理和使用方法，掌握管道静压、通风阻力hfr、摩擦阻力系数α测定技术，大体上了解了通风参数的测定给我以后的学习奠定了基础，但是由于不知是测量问题还是仪器未拜访对位置导致动压测定有点偏小，使实验数据有点偏差，造成α和风阻特性曲线有点误差。但总体还是正确的，初步算是成功。