热工测试技术07流速ppt课件.ppt

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1、第七章流速测量第一节皮托管测试技术第二节热线(热膜)测试技术第三节激光多普勒测速技术第四节粒子图像测速技术测量对象：冷热空气、冷却水、燃烧火焰、排放气体等；测量区域：进排气管道、冷却水通道、燃烧室；流动性质：一维、二维、三维、湍流、涡流、微风等。风速测量仪器测量方法：皮托管和热线风速仪测速；激光多普勒测速和粒子图像测速等。空气通过转杯时，推动叶片转动。根据叶片的角位移推算流过的空气量。机械法测量流速第一节皮托管测速技术皮托管：由法国工程师HcnriPitot的名字命名的。组成：总压探头和静压探头。原理：利用流体总压与静压之差

2、，即动压来测量流速，也称动压管。测量对象为气体，又称风速管。特点：结构简单、使用方便、价格低廉，测量精度较高。测速管示意图皮托管测取的是流场空间某点的平均速度。由于是接触式测量，探头的头部尺寸决定了皮托管测速的空间分辨率。目前最小的皮托管头部直径为0.1～0.2mm。L形皮托管T形皮托管一、基本构造和测速原理根据不可压缩流体的伯努利方程，流体在同一流线上有p0、p分别为总压和静压;ρ为密度;v为流速。考虑到总压和静压测量误差，引入皮托管校准系数ζ，则有被测流体为气体，且流动的马赫数Ma>0.3时，应考虑压缩性效应。流速计算公

3、式为(ε为气体压缩性修正系数)对可压缩气体，绝对流速还与温度有关。为避免测温，用Ma表示气流速度κ为气体的等墒压缩(或膨胀)指数。普通皮托管要求流动的Ma小于临界马赫数Mac，对于高Ma(Ma接近l)下的流动，为避免在皮托管的头部附近发生脱体激波，可采用细长的锥形探头(图7-lb，适用于Ma达0.8～0.85的流速测量)。测量超声速气流的流速时，会引发波阻损失等问题，需要选用特定形式的总压和静压探头，并进行严格的标定。当超音速气流流过钝头物体时，在物体前往往产生脱体激波，波形为曲线。特殊的场合：使用除标准皮托管外的其他形式，

4、在使用前都必须经过严格标定。测量尺寸较大的管道适用场合：测含尘量较高的锅炉等二、二维气流速度的测量采用三孔测速管测量平面流动，由三孔感压球形探头3、干管5、传压管6和分度盘7等组成。居中的为总压孔，两侧为方向孔。当两个方向孔的压力相等时，认为气流方向与总压孔的轴线重合。两个方向孔所在的位置必须对气体的流动方向十分敏感，当气流方向与两方向孔的角平分线方向出现微小偏差时，两个方向孔上的压力就会出现显著的差异。设气流方向与两个方向孔的角平分线方向偏离△φ。两个方向孔的压力分别为p为静压。两个方向孔的压力差为所以有2φ=90°。对上

5、式关于φ求极值，有将探头插入气流中，转动干管，直到两方向孔的压力相等。总压孔和方向孔的压力分别为前两式相减可得流速的方向根据两方向孔的压力平衡情况来判断，流速的大小根据总压孔与方向孔之间的压力差计算。三维空间气流速度的大小和方向用五孔测速管测量，当气流方向变化较大时采用七孔测速管。YZ12354501.5401.5x2.51305管0.8五孔探头4501.50.50.011235五孔探头ZYXU七孔探头6025103610三、皮托管的标定校准风洞：吸入式、射流式、吸入-射流复合式等。被标定的皮托管探头5

6、置于风洞出口处，其动压读数为△h1。标准动压△h在射流段B处测量。射流式：工作段由稳流段1和收敛器3构成，压缩空气先通过稳流段，再通过收敛器3后形成自由射流。标定步骤:1)安装皮托管5，且保证皮托管的总压孔轴线对准校准风洞轴线。2)合理选择标定流速范围，记录标准动压△h和皮托管动压值△h1。3)整理记录数据。当△h与△h1之间呈线性关系时，直接求出校准系数ζ风速管标定实验无校准风洞时，可采用自制的平直风管。其长径比要大于20，在风机出口处加稳压箱使风压更稳定。标定时，将标准皮托管和被标定皮托管分别置于风管的出口处，以标准皮托

7、管感受的动压作为标准动压。第二节热线(热膜)测速技术热电式测速技术，称为热线风速仪。几何尺寸及热惯性均较小。适用场合：微风(如冷库、空调房)；脉动速度(燃烧室内湍流强度、压气机旋转失速)；皮托管难以安装的场合(如边界层、压气机级间)的流速测量。ViwQQ389.5一、热线风速仪的基本构造组成：探头(热敏电阻)、信号数据处理系统。分类：从结构上分热线和热膜式。从测量流场分一元探头、二元探头和三元探头，分别测一维、平面和空间流场。热线式：热敏材料为铂丝或钨丝。直径3.8～5μm，长度1～2mm。热膜式：探头采用铬或铂金属薄膜。优

8、点：机械强度比热线探头高，可承受较大电流，用于液体或带有颗粒的气流流速的测量。缺点：尺寸相对较大，响应速度不及热线探头高。二、热线风速仪的工作原理当电流为I，热线电阻为Rw，则产生的焦耳热为I2Rw，热线温度为Tw。α为传热系数；A为热线换热面积;Tf为被测流体的温度。设热线只存在强迫对流