工业通风实验.docx

工业通风与空调》实验指导书安全工程专业适用）中南大学资源与安全工程学院2005 年 8 月实验一 风流点压力及压差的测定一、实验目的 掌握风流点压力及压差的测定方法二、实验内容了解压差计、皮托管的构造原理，熟悉使用皮托管、压差计测定实验风筒内风流的静压(h)、动压(h)、全压(h)及压差丿的s v t 1 －2方法真正理解抽出式、压入式通风时，静压、动压及全压三种压力 之间的关系三、实验所用仪器及其构造原理风流的静压、动压、全压和压差通常用U形压差计、单管倾斜 压差计或补偿式微压计与皮托管配合测量的1・U形压差计 它可分为垂直和倾斜两种类型，它都是由一内径相同，装有蒸 馏水或酒精的u形管与刻度尺所构成如图1—1：它的测压原理：U 形管两侧液面受到相同压力时，液面处于同一水平，当两侧 压力不同时，压力大的一侧液面下降，另一测液面上升，两液面间的 高差所产生的压力即为所测压力差对于垂直 U 形管压差计来说，两液面的高差 L 就是两侧压力差HH=L (Pa) (1－1)对于倾斜压差计来说，两侧施加不同压力后液面所错开的距离 为 L ＇，则两侧的压力差是：H=LZ sina (Pa) (1 — 2)式中：a——U 型管倾斜的角度。

U 形压差计精度低，一般只能达到 1mm 液柱，多用于测量较大 的压差倾斜 U 形压差计精度比垂直 U 形压差计精度要高一些2. 单管倾斜压差计单管倾斜压差计是由一个较大断面的容器 A 与一个可调倾斜角 小断面的倾斜测压管B相互连通而成，通常A与B断面的比例为250〜 300，其中充有适量的酒精图 1 － 2 单管倾斜压差计原理图它的测压原理：当A与B内承受相同的压力时，液面保持水平, 当A与B内承受的压力不同时（A内压力较大），A内液面稍有下降， B内液面上升，因A容器断面较大，下降值一般可以忽略不计两侧的压差可按下式计算：H 二 K DLDA ㈣ （1 — 3）式中：L 倾斜测压管的始末读数差K——仪器校正系数K二sin a反（包括倾斜角度a与 大断面容器液面下降时读数的校正）通过实验方法测定，其值通常分 为 1/2、1/5、1/10、1/25、1/50 等，可根据所测量压差大小来选取A——仪器所用液体的比重，酒精为0.8单管倾斜压差计的主要部分有盛液容器A，倾斜管B，控制阀门, 带密闭盖的酒精注入口以及一个确定倾斜角度或K值的弧形架测定方法:（1）根据所测压差的大小调整倾斜管所需的倾角（K值）。

2）将仪器底座调平，使水准仪水泡位于中心3）读倾斜管的初读数4）将较大压力端用胶管与容器A连通，较小压力端与倾斜管B 连通 5）读倾斜管的末读数 6）根据公式计算两端压差3. 补偿式微压计补偿式微压计由盛水容器 A 和 B 通过胶管连通而成容器 B 固定不动，内装有水准头，容器 A 可以上下移动其原理图如图（1－3）图 1 － 3 补偿式微压计原理图在无压差时，两容器水面处于同一水平面位置当容器 A 和容 器B受到不同压力时（B容器与较大的压力连接），迫使B的液面下 降，水准头露出，同时 A 内液面上升，测量时转动固定在丝杆的刻度 盘，容器 A 借助于丝母沿丝杆上升，直至 B 中液面回到水准头所在的 水平为止即通过提高容A的位置，用液柱高度来平衡（补偿）压力 差造成的 B 中液位下降，并恢复到原来的位置，此时 A 所上升的高度 即是压力差H造成的液柱高度即H=L （Pa） （1－4）式中：L—— 液柱高度变化值为使H测量准确，仪器上装有微调装置与水准观察装置，微调装 置由刻有200等分的微调盘构成，将它转动一圈，螺杆将带动A上下 移动2mm，其读度能读到0.01mm水准观察装置根据光学原理使水 准头形成倒像，当水准头的尖端恰好和像的尖端接触时， B 中液面已 经达到要求的位置。

测定方法:（1）将仪器底座调平，使水准仪水泡位于中心2） 调节微调盘，使B中水准头和像的尖端正好相接，读出刻 度尺与微调盘的初读数3） 将较大压力端用胶管与容器B连通，较小压力端与倾斜管 A 连通4） 调节微调盘，使B中水准头和像的尖端正好相接，读出刻 度尺与微调盘的末读数 5）根据公式计算两端压差4. 皮托管皮托管是接收和传递风流压力的工具，与压差计配合使用结 构如图 1 － 4 所示图 1 －4 皮托管1－内 管2－外 管3－侧 孔4－前 孔皮托管是由两根金属同心管构成，内管1与外管2 互不相通，内管的一端通过管嘴直接与前孔4 相通，管嘴正对风流，它能感受到 该点的动压和静压，即标有“+”的管脚是用来测量风流全压外管 为一断面成环状的空间，与圆管壁上有4－6 个的侧孔（3）连通，这 些侧孔通过外管与标有“－”的管脚相通，由于侧孔与风流方向垂直， 只能感受到风流的静压，即标有“-”接管是测量静压的管脚在安装皮托管时，必须使管嘴正对风流方向，其左、右、上、 下偏差不得超过 50四、实验步骤（1）安平压差计或微压计，对零或记下测压管的倾斜系数 K 读出压差计或微压计的初读数2）根据所测风道某断面中心的动压，静压与全压的要求，用胶管联接好仪表，并读出末读数。

3）改变通风方式，测出中心点的静压、动压与全压，并验证公式 h = |h | 土ht s v.（4）测出风道内两断面之间的压差五、实验报告内容1. 绘出不同通风方式时，测定风筒中风流的静压、动压、全压及 压差所用用仪器的连接示意图及其液面位置关系（压差计、微压计用 U 形管表示）2. 填写实验记录表，详见表 1－13. 计算两种不同通风方式时，各测点的静压、动压、全压及压差4. 计算中心点的静压、动压和全压5. 验证公式h = | h | 土ht t v6. 计算相对误差表 1－1 实 验 记 录 表实验二 风流速度和速度剖面图的测绘一、实验目的掌握用风表测定风速的方法和速度剖面图的测绘方法二、实验所用仪器的构造和原理本次实验所用的主要风表有机械式风表和热球式风速仪机械式风表可分为杯式风表和翼式风表按量程可分为：高速 表（测量范围0〜30m/s）、中速风表（测量范围0.5〜10m/s）、微速 风表（测量范围0.3〜5m/s）热球式风速仪为电测风速仪的一种，其量程分为0〜5m/s、0〜 10m/s、 5〜30m/s 几种机械式风表测量原理：根据单位时间内风表的旋转速度与风速 成正比的关系（公式2－1），通过风表转速来指示风速。

机械风表主 要由一在风流作用下能转动的小风扇与机械计数器组成，计数器通过 刻度盘读出转数通常把一次测量中指针的指示数除以测量时间来确 定风表的转速式中：V——风表指示风速T——测量时间N——风表转数热球式风速仪测量原理：风速仪主要由热球式测头和测量仪表 两部分组成测杆头部有一直径约 0.8mm 的玻璃球球内绕有加热玻 璃球用的镍铬丝线圈和两个串连的热电阻热电阻的冷端连接在磷铜 质的支柱上，直接暴露在气流中，当一定大小的电流通过加热线圈后， 玻璃球的温度升高，升高的程度和气流的速度有关，流速小时升高的 程度大，反之升高程度小升高程度的大小通过热电阻产生热电势在 电表上指示出来因此经过校正后可通过电表读数来表示气流的速 度为了确定机械式风表计数器的指示数与空气流动速度的关系，风 表必须进行校正，本实验室有一“手动式校正台”和“简易风表校正 装置”供校正风表之用手动式校正台”通过在在静止的空气中作 匀速圆周运动来校正风表；“简易风表校正装置”是借助于一个可调 速的直流电机驱动风扇在风洞内形成风流，通过导流器和整流器，使 风洞出口段风流流场稳定将被校风表装在风表卡上，通过改变风机 的转速得出不同风速情况下风表的指示风速，然后计算出各对应转速 下的实际风速与指示转速的关系，然后绘制出被校风表的指示风速与 实际风速的关系曲线，就是我们所需要的校正曲线。

三、实验内容1. 用风表测定点速1）机械式风表（1）记录风表原始读数n0（有回零装置的风表，使指针回零） 2 ）将风表置于测点，正迎风流 3）待风表转动正常后，同时打开风表及秒表，测定一定时间(100s)后，同时停止风表及秒表4) 记录风表转数(n)及时间(s)5) 计算风表单位时间内读数「(指示风速)t(6) 查风表所附的校正曲线求出实际风速(m/s)2)热球式风速仪( 1)按要求装上电池，在断开状态下将探头与仪表正确连接 2)在探头处于封闭情况下校准仪器，先调满度后调零度 3)打开探头，使探杆与风流垂直，探头正对测点风流，稳定 后读出指示风速4)查校正表，求出实际风速 5)测定若干分钟后(十分钟)将测杆螺塞压紧探头密闭，重 复调整满度、零度，以保证测量的准确性6)测量完毕后，将“校正开关”置于“断”的位置后，把探 头从仪表上拔掉2. 用机械式风表测定巷道内平均风速( 1)测量前记录风表原始读数 n02) 风表的叶轮(小风扇)旋转平面垂直风流方向，待稳定转 动之后，同时打开风表和秒表，在被测断面内按一定的路线均匀移动 风表，测量一定时间(100s)后，同时关风表和秒表，读下测量后风 表读数n和测量时间(s)。

3) 按读数查出速度值，然后按照所采用的测量方法算出真正 的平均风速，即用不同的方法乗以不同的校正系数测量方法有：迎面法：测风员位于巷道内，面对着风流，手持风表向前伸直，沿断面均匀移动，人也跟随移动，校正系数值为1.14〜1.15侧身法：测风员背向巷道壁站立，手持风表向着风流垂直方向， 然后在巷道断面内作均匀移动，系数值与测量的巷道断面大小有关， 可用下式计算：V二 S-0.4V （2 — 2）Ss式中：S —— 巷道断面积， m2V —— 校正风速， m/ss3. 风道内风流断面相对速度剖面图的测绘（1）用皮托管和压差计按照风流点压力及压差测定方法测出风 流某断面上各点（本实验要求最少取5 个测点）的动压 2）用空盒气压计、温度计分别测出风流的绝对静压及气温，并计算出空气密度（p = 3.48 P）实 T（3） 由各点的动压算出其风速（V = I莖二）7 p实（4） 取最大一个风速为1，求出其余各点风速对最大风速的比 值，按断面上各测点相对位置绘制相对速度剖面图5） 计算出风流断面算术平均风速和风速的校正系数K = 平^ （2 —3）V最大（6） 求出该风流的雷诺数（Re二vd ）四、实验报告格式1.用翼式微速风表测某断面的平均风速：迎面法K=1.14。

测定次序n0ntn指n校平均值真实值第一次第二次第三次2. 用热球式风速计测某断面上各点的风速，然后求平均风速测点123456平均风速风表读数校正风速3. 实验风筒内某断面风流相对速度剖面图的测绘P= t= 实测点1234567初读数末读数HvVV/U。