风速风量的测量

介绍
在空调、采暖、通风工作中，了解确定风速的技术是很有帮助的。在这一领域中，空气速度(每单位时间移动的距离)通常以每分钟英尺(FPM)表示。通过将风速乘以管道的横截面面积，可以确定每单位时间流过管道中某一点的风量。体积流量通常以每分钟立方英尺(CFM)为单位。
速度或体积测量通常可以与工程手册或设计信息一起使用，以揭示气流系统的适当或不适当的性能。在气力输送、烟气流动和工艺气体系统中，采用同样的原理来确定速度也是很有价值的。然而，在这些领域中，速度和体积的共同单位有时不同于在空调工作中使用的单位。
要移动空气，通常使用风扇或鼓风机。它们的工作方式是将运动和压力传递给空气，或者用螺旋桨或桨轮的作用。当来自风扇叶片的力或压力使空气移动时，移动的空气由于其重量和惯性而在其运动方向上获得一个力或压力分量。正因为如此，一面旗帜或飘带将在气流中脱颖而出。这种力叫做速度压力。它是以英寸的水柱(W.C.)或水表(W.G.)来测量的。在操作管道系统中，总是存在第二种压力。它与空气速度或运动无关。被称为静压，它在各个方向的作用是平等的。在空调工作中，这种压力也是以英寸W.C来测量的。
在压力或供给系统中，风扇的排气侧的静压是正的。在排气系统中，风扇的进气侧将存在负压。当风机安装在通风管系统进气和排气之间的中途时，正常情况下，风机进口处有负压，排放处有正静压。
总压力是静态压力和速度压力的组合，用相同的单位表示。它是一个重要和有用的概念，因为它易于确定，虽然速度压力不容易直接测量，但它可以很容易地确定从总压力减去静压。这一减法不需要在数学上进行。它可以自动完成与仪器挂钩。

测量静压
对于大多数工业和科学应用，唯一需要的空气测量是静态压力、总压力和温度。有了这些，就可以快速地计算出空气的速度和体积。
为了检测静压，通常使用六种类型的装置。它们与油管连接到压力指示仪器上。图1-A显示了一个简单的跨壁静压水龙头.这是一个尖锐的，无毛刺的开口，通过管道墙提供了某种类型的油管连接在外面。水龙头或开口的轴线必须垂直于流动方向。这种类型的抽头或传感器适用于空气流动相对缓慢、平滑和无湍流的情况。如果存在湍流，则在开口处撞击、吸入或不均匀分布的移动空气会显著降低读数的准确性。

图1-B显示了Dwyer No.A-308静压装置。为简化安装设计，它易于安装，廉价，并提供准确的静态压力传感器在平稳的空气中，速度高达1500 FPM。
图1-C显示了一个简单的管穿过墙。这种类型的限制类似于墙型图1-A.
图1-D示出了静压尖端，对于工业空气过滤器和制冷剂线圈的静压降传感等应用来说是非常理想的。在这里，空气湍流的概率要求压力传感开口位于远离管道壁，以尽量减少撞击和抽吸，从而确保准确的读数。对于这种类型的永久安装，使用Dwyer No-301或A-302静压头。它通过靠近尖端的径向钻孔感应静压，可用于高达12，000 FPM的气流速度。
图1-E显示了Dwyer No.A-305低阻静压尖端。它是专为使用在充满灰尘的空气和快速反应的应用。建议在压力开关或指示量规需要非常低的驱动压力时，或者在响应时间很关键的情况下。

测量总压力和速度压力
在感应静压时，我们尽力消除空气运动的影响。要确定速度压力，必须充分准确地确定这些影响。这通常是通过一个直面空气流的冲击管来完成的。这种传感器通常被称为“总压力拾取”，因为它既受到静态压力的影响，也受到速度压力的影响。

在图2中，请注意，单独的静态连接(A)和总压力连接(B)可以通过压力计(C)同时连接。由于静压施加在压力计的两侧，其影响被抵消，压力计只表示速度压力。
要将速度压力转化为实际速度，需要进行数学计算，参考图表或曲线，或事先校准压力计以直接显示速度。在实践中，这种类型的测量通常是使用皮托管，其中包括静态和总压力传感器在一个单一的单位。
本质上，Pitot管由一个冲击管(接收总压力输入)组成，该冲击管(接收总压力输入)集中固定在直径稍大的第二管内，接收来自尖端周围的径向传感孔的静压输入。内外管之间的空气空间允许将压力从传感孔转移到Pitot管相对端的静压连接，然后通过连接油管将压力转移到压力计的低压或负压侧。当总压力管连接到压力计的高压侧时，直接表示速度压力。参见图3。

由于Pitot管是校准所有其他风速测量装置的主要标准装置，因此在其设计和制造中应特别注意。在现代皮托管中，适当的鼻子或尖端设计-以及鼻子、静压水龙头和阀杆之间的足够距离-将尽量减少湍流和干扰。这允许在没有校正或校准因素的情况下使用。所有Dwyer Pitot管都是按照AMCA和ASHRAE标准建造的，并且具有统一的校准因子以确保准确性。
为了确保准确的速度压力读数，皮托管尖必须直接指向(平行)气流。由于Pitot管尖与静压出口管平行，后者可作为指针正确地对尖。当Pitot管正确地对齐时，压力指示将是最大的。
因为在湍流气流中不能获得准确的读数，皮托管从弯头、弯曲或其他引起湍流的障碍物应至少8-1/2倍管道直径的距离插入。为了确保最精确的测量，矫直叶片应位于皮托管上游的5倍管道直径距离。

如何进行截面读数
在实际情况下，气流在管道横截面上的速度不均匀。摩擦减缓了靠近壁面的空气运动，因此管道中心处的速度更大。
要获得直径在4"或更大的管道中的平均总速度，必须在等面积点上进行一系列的速度压力读数。推荐一种穿越管道横截面的传感点的形式模式。这就是所谓的截面读数。图4显示了用于穿越圆形和矩形管道的建议的Pitot管位置。

在圆管中，速度压力读数应在同心圆区域的中心处进行。至少应沿两直径进行20次读数。在矩形管道中，在相等的矩形区域的中心至少有16种读数，最多有64种。每个区域的实际速度是根据单个速度压力读数计算的。这样就可以检查读数和速度是否有错误或不一致之处。然后平均速度。
通过对Pitot管读数的极度小心，可以在±2%的精度内确定空气速度。为达到最大精度，应遵守以下预防措施：
1.管道直径应至少为皮托管直径的30倍。
2.将Pitot管定位在提供8-1/2或更多管道上游直径和1-1/2或更多管径的管道段中，不受肘部、尺寸变化或障碍物的影响。
3.提供蛋箱式流量矫直机，皮托管上游5倍管直径处.
4.进行一次完整、准确的交叉。
在小管道或其他不可能进行横切测量的情况下，通过将Pitot管置于管道中心，通常可以达到±5%的精度。从读数中确定速度，然后乘以0.9作为近似平均值。

由速度压力计算风速

与皮托管一起使用的压力计有两种比例尺类型可供选择。有些是专门为空气速度测量而制作的，并直接以每分钟英尺为单位进行校准。它们对标准空气条件是正确的：即空气密度为.075磅/英尺3，对应于70°F的干燥空气，气压为29.92英寸汞。要修正标准空气条件以外的速度读数，必须知道实际的空气密度。它可以计算，如果相对湿度，温度和气压是已知的。
大多数压力计的刻度是以英寸的水为单位的。利用这种仪器的读数，可以使用基本公式计算空气速度：

干燥空气在29.9英寸水银，空气速度可以直接读取从曲线在下一页。对于部分或完全饱和的空气，需要进一步修正。为了节省将速度压力转换为空气速度时的时间，可以使用Dwyer空气速度计算器。一个简单的滑动规则，它提供了所有需要的因素，以快速和准确地计算空气速度。每个Dwyer皮托管都包含这样的一个附件。
使用Dwyer计算器：
1.将相对湿度设置在所提供的比例上。在标度相对已知的干球温度下，读取校正因子。
2.在气压表下设定温度。读取空气密度超过校正系数1(以上)。
3.在计算器的另一侧，设置在标尺上刚刚获得的空气密度读数已提供。
4.在皮托管读数(速度压力，英寸的水)读取空气速度，英尺每分钟。

确定体积流量
一旦知道了平均风速，每分钟立方英尺的空气流量就很容易用公式Q=AV来计算，其中：Q=每分钟立方英尺的流量。A=导管的横截面积(以平方呎为单位)。V=平均速度(以英尺为单位)每分钟。

用校准阻力测定风量

空气过滤器、冷却和冷凝器线圈及类似设备的制造商经常公布数据，从中可以确定近似的空气流量。这种设备的特点是产生与流量平方成正比的压降。图5显示了典型的过滤器和空气流量与阻力的曲线。由于它是在对数纸上绘制的，所以它看起来是一条直线。在这条曲线上，一个干净的过滤器，如果在W.c.中产生0.50的压降，就会指示流量为2，000 c.f.m。


其他测速装置
市面上有各种各样的测量空气速度的装置。这些包括用于低空气速度的热丝风速计、旋转和摆动叶片风速计和可变面积流量计。
Dwyer No.460 Air Meter是最受欢迎和最经济的可变面积流量计式风速计之一。该仪器速度快，使用方便，是一种可直接测量风速的便携式标定仪器。
在仪表的另一侧设置第二个刻度，以读取以英寸W.C为单位的静压。460气表被广泛用于测量管道中的空气速度和流量，以及从供给和返回的格栅和扩散器中得到的气流。两个刻度范围(高和低)提供校准，无论是在f.p.m.和W.C。

检查准确性
只使用经证明准确的设备。所有风速计和较小程度的便携式压力计都应定期对照初级标准进行检查，例如钩规或高质量的微压力计。如果有疑问，请将您的Dwyer仪器送回工厂，免费进行完整的校准检查。


附：风是流量表