测量系统方案设计通风空调系统风量及热释放速率课件.pptx
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1、 通风空调系统风量测量方案设计通风空调系统风量测量方案设计风量测量可分为在风量测量可分为在管道上测量管道上测量和在和在风口处测量风口处测量。一、在管道上测量空气风量一、在管道上测量空气风量可采用可采用毕托管毕托管测量、测量、标准节流装置标准节流装置测量、测量、均压管均压管测量。测量。1、用毕托管测量管道内空气流量、用毕托管测量管道内空气流量要点:要点:仪表的正确使用仪表的正确使用测量断面的确定测量断面的确定断面测点的确定断面测点的确定后期数据处理后期数据处理仪表的正确使用仪表的正确使用u习惯上取使测量误差占速度头习惯上取使测量误差占速度头1%的偏流角的偏流角p作为不敏感偏流角,作为不敏感偏流角
2、,p的范围越大,对测量越有利。的范围越大,对测量越有利。u若动压小于若动压小于10Pa时,不能采用时,不能采用皮托管测速,应选用其它仪表。皮托管测速,应选用其它仪表。测量断面的确定测量断面的确定选择合理的测量断面,以减少气流扰动对测量结果的影响。选择合理的测量断面,以减少气流扰动对测量结果的影响。原则:原则:u测量断面应选择在气流平稳的直管段上;测量断面应选择在气流平稳的直管段上;u若不能满足上述要求,则应满足:若不能满足上述要求,则应满足:在异形件后测量时,直管段长度应大于在异形件后测量时,直管段长度应大于2倍管道直径;倍管道直径;异形件前测量时,直管段长度应大于异形件前测量时,直管段长度应
3、大于45倍管道直径;倍管道直径;测量断面距异形件的最小距离应大于测量断面距异形件的最小距离应大于1.5倍管道直径。倍管道直径。测量断面距离异形件越远,气流越平稳,对测量越有利。测量断面距离异形件越远,气流越平稳,对测量越有利。在异形件后测量在异形件后测量时,直管段长度时,直管段长度应大于应大于2倍管道倍管道直径;直径;异形件前测量时,异形件前测量时,直管段长度应大直管段长度应大于于45倍管道直倍管道直径;径;由于流体的粘性作用,管道测量截面上各点的速度或压力由于流体的粘性作用,管道测量截面上各点的速度或压力的分布是不均匀的,为了测出管道截面上的流体的平均速度,的分布是不均匀的,为了测出管道截面
4、上的流体的平均速度,通常将管道横截面划分若干面积相等的部分,测量每一部分中通常将管道横截面划分若干面积相等的部分,测量每一部分中某一特征点的流体速度,然后按这些特征点的流速值计算各相某一特征点的流体速度,然后按这些特征点的流速值计算各相等部分面积上通过的流量,通过整个管道截面的流量即为这些等部分面积上通过的流量,通过整个管道截面的流量即为这些部分面积流量之和。部分面积流量之和。特征点位置的确定:特征点位置的确定:中间矩形法中间矩形法;切比雪夫积分法;对数曲;切比雪夫积分法;对数曲线法。线法。层流分布层流分布紊流分布紊流分布同一断面测点的确定同一断面测点的确定u中间矩形法中间矩形法 对于半径为对
5、于半径为R的圆形管道,将其分成的圆形管道,将其分成几个面积相等的同心圆环(最中心的为几个面积相等的同心圆环(最中心的为圆)。圆形外圆的半径由管道中心算起分圆)。圆形外圆的半径由管道中心算起分别为别为r2,r4,r2n。再在各圆环中求。再在各圆环中求得一圆。又将圆环分成两个面积相等的圆得一圆。又将圆环分成两个面积相等的圆环,此圆从管道轴心算起的半径分别为环,此圆从管道轴心算起的半径分别为r1,r3,r2n-1,在此圆上布置测点,即,在此圆上布置测点,即为特征点的位置。为特征点的位置。112rRn332rRn552rRn21212iirRn21212nnrRn以上各测点所测得的值近似代表相应圆环其
6、他各点的值。以上各测点所测得的值近似代表相应圆环其他各点的值。故管道内的分布曲线就可以近似地阶梯型的分布规律所代故管道内的分布曲线就可以近似地阶梯型的分布规律所代替。实际上一般管道内流动不是对称分布的,故每个测定替。实际上一般管道内流动不是对称分布的,故每个测定圆周上最好应布置四个测点。圆周上最好应布置四个测点。u中间矩形法中间矩形法u数据处理数据处理得到实验数据以后,应将动压值计算为流量值。得到实验数据以后,应将动压值计算为流量值。smnpppvdndd/221hmFvqV/360032、用标准节流装置测管道内的空气流量、用标准节流装置测管道内的空气流量标准节流装置有标准节流装置有孔板孔板、
7、喷嘴喷嘴、文丘里管文丘里管等。等。差压式流量计差压式流量计:流体流动中,当流道的截面积突然缩小时,:流体流动中,当流道的截面积突然缩小时,其流速升高而压力降低,通过测量收缩面前后的压力差得到流其流速升高而压力降低,通过测量收缩面前后的压力差得到流量,此类流量计统称为差压式流量计。量,此类流量计统称为差压式流量计。流量基本方程为流量基本方程为224mqdpn孔板安装必须与管道轴线垂直,其偏差不得超过孔板安装必须与管道轴线垂直,其偏差不得超过+(-)1n标准节流装置中的管道标准节流装置中的管道节流件上下游侧最小直管段长度与节流件上下游侧阻力件的形节流件上下游侧最小直管段长度与节流件上下游侧阻力件的
8、形式和节流件开孔直径比式和节流件开孔直径比有关有关.L1的长度取决于节流件上游第一个阻流件的形式和的长度取决于节流件上游第一个阻流件的形式和值值.L2的长度取决于节流件下游第一个阻流件的形式和的长度取决于节流件下游第一个阻流件的形式和值值.L0的长度按节流件上游第二个阻流件的形式和的长度按节流件上游第二个阻流件的形式和=0.7=0.7查查L1L1的一半的一半.3、使用均压管、使用均压管为了测量尺寸较大的管道内为了测量尺寸较大的管道内的平均流速,常常采用笛形的平均流速,常常采用笛形皮托管,将一根或数根钢管皮托管,将一根或数根钢管或铜管垂直插入被测的管道或铜管垂直插入被测的管道内,笛形管上按等面积
9、原则内,笛形管上按等面积原则布置了若干个小孔,小孔正布置了若干个小孔,小孔正对来流方向,并在笛形管的对来流方向,并在笛形管的两端通过连通管连接起来,两端通过连通管连接起来,测量孔内感受的总压自动取测量孔内感受的总压自动取平均值获得被测管道内的总平均值获得被测管道内的总压,而静压孔则就开在被测压,而静压孔则就开在被测管道的壁面上,与笛形管一管道的壁面上,与笛形管一起构成了笛形皮托管,由于起构成了笛形皮托管,由于各测量小孔内的总压自动取各测量小孔内的总压自动取平均值,所以又称它为积分平均值,所以又称它为积分管。管。dpKv2K:校正系数:校正系数二、在送风口或回风口处测量空气流量二、在送风口或回风
10、口处测量空气流量 由于风口处的气流一般较为复杂,测量风量有一定由于风口处的气流一般较为复杂,测量风量有一定困难,所以一般不采用。但在内管不具备测量条件时,困难,所以一般不采用。但在内管不具备测量条件时,可考虑在风口处测量风量。可考虑在风口处测量风量。对于送风口装有格栅或网格时,可用叶轮式风速仪对于送风口装有格栅或网格时,可用叶轮式风速仪紧贴风口测量风速。紧贴风口测量风速。对于面积较大的风口,可划分为边长等于两倍风速仪直对于面积较大的风口,可划分为边长等于两倍风速仪直径的面积相等的小方块,在其中心逐个测量,取其算术平径的面积相等的小方块,在其中心逐个测量,取其算术平均值得到平均流速,计算风量,此
11、法称为均值得到平均流速,计算风量,此法称为定点测量法定点测量法。测。测点应不少于点应不少于5个。个。也可以采用也可以采用匀速移动法匀速移动法。缓慢移动,测三次取平均值。缓慢移动,测三次取平均值。定点测量法定点测量法匀速移动法匀速移动法HHow big is a fire?Answer:Heat release rate!H热释放率(热释放率(Heat Release Rate):是单位是单位时间内可燃物燃烧释放出的热量时间内可燃物燃烧释放出的热量.是研是研究火灾的重要参数,它可以定义火灾的究火灾的重要参数,它可以定义火灾的尺度。尺度。火灾尺度的定义火灾尺度的定义热释放速率的测量方案热释放速率的
12、测量方案H对可燃物燃烧热释放率实施精确测对可燃物燃烧热释放率实施精确测量是从量是从2020世纪世纪8080年代才变为现实年代才变为现实H早期的热释放率测量是在小尺寸早期的热释放率测量是在小尺寸绝绝热系统热系统中进行的,限制了实验的可中进行的,限制了实验的可行性。行性。H氧消耗原理氧消耗原理测热法解决了绝热法所测热法解决了绝热法所带来的困难。带来的困难。ISO9705实验系统基于氧消耗原理的常用量热仪基于氧消耗原理的常用量热仪热释放率(Heat Release Rate):是单位时间内可燃物燃烧释放出的热量.差压式流量计:流体流动中,当流道的截面积突然缩小时,其流速升高而压力降低,通过测量收缩面
13、前后的压力差得到流量,此类流量计统称为差压式流量计。ISO9705实验系统若不能满足上述要求,则应满足:ISO9705实验系统热释放率(Heat Release Rate):是单位时间内可燃物燃烧释放出的热量.ISO9705实验系统但在内管不具备测量条件时,可考虑在风口处测量风量。无论对于开放系统或封闭系统,排烟管中流过的气体的氧的浓度必须测得,如果能同时测得该气体中Co、Co2的浓度,可以提高测量热释放率的精度。ISO9705实验系统测量断面应选择在气流平稳的直管段上;又将圆环分成两个面积相等的圆环,此圆从管道轴心算起的半径分别为r1,r3,r2n-1,在此圆上布置测点,即为特征点的位置。后
14、来Huggett又重复了Thorton的研究,1980年他发表了一篇论文证明不只是有机液体和气体,对于建筑和工业常用的塑料和其它的有机固体可燃物都遵从这一规律。后来Huggett又重复了Thorton的研究,1980年他发表了一篇论文证明不只是有机液体和气体,对于建筑和工业常用的塑料和其它的有机固体可燃物都遵从这一规律。早期的热释放率测量是在小尺寸绝热系统中进行的,限制了实验的可行性。对可燃物燃烧热释放率实施精确测量是从20世纪80年代才变为现实热释放率(Heat Release Rate):是单位时间内可燃物燃烧释放出的热量.H早在早在1917年,年,Thorton做了大量的实验研究发现,大
15、量做了大量的实验研究发现,大量的有机液体和气体在完全燃烧时,每消耗单位质量的的有机液体和气体在完全燃烧时,每消耗单位质量的氧所释放出的净热量接近一常数。后来氧所释放出的净热量接近一常数。后来Huggett又重复又重复了了Thorton的研究,的研究,1980年他发表了一篇论文证明不只年他发表了一篇论文证明不只是有机液体和气体,对于建筑和工业常用的塑料和其是有机液体和气体,对于建筑和工业常用的塑料和其它的有机固体可燃物都遵从这一规律。同时,他测得它的有机固体可燃物都遵从这一规律。同时,他测得了该常数的平均值为了该常数的平均值为13.1MJ/(kg of O2),在实际应用中在实际应用中取该值所引
16、起的误差不会超过取该值所引起的误差不会超过5。氧消耗原理氧消耗原理结论结论:只要精确测量到燃烧系统中所耗用掉的氧,就能:只要精确测量到燃烧系统中所耗用掉的氧,就能计算得到燃烧的热释放率计算得到燃烧的热释放率H利用耗氧原理测量燃烧热释放率时,最基利用耗氧原理测量燃烧热释放率时,最基本 的 要 求 是 需 将 全 部 燃 烧 产 物(本 的 要 求 是 需 将 全 部 燃 烧 产 物(Combustion productCombustion product)收集起来并通过排)收集起来并通过排烟管(烟管(Exhaust ductExhaust duct)移走,烟气经充分)移走,烟气经充分混合后在下游
17、测量烟气的流量和成分。无混合后在下游测量烟气的流量和成分。无论对于开放系统或封闭系统,排烟管中流论对于开放系统或封闭系统,排烟管中流过的气体的氧的浓度必须测得,如果能同过的气体的氧的浓度必须测得,如果能同时测得该气体中时测得该气体中CoCo、Co2Co2的浓度,可以提的浓度,可以提高测量热释放率的精度。高测量热释放率的精度。氧消耗原理氧消耗原理氧消耗原理氧消耗原理22201.101.105 1.5AAOOeAOXXqEmX经公式推导可得经公式推导可得:式中式中:q 为热释放率为热释放率(MW)13.1/EMJ kgeepmCTp为孔板前后压差为孔板前后压差(Pa)为孔板前烟气温度为孔板前烟气温
18、度(K)C为孔板系数为孔板系数(质量流量质量流量)20AOX新鲜干空气中氧的体积百分含量新鲜干空气中氧的体积百分含量 20.95%2AOX烟气中氧的百分含量烟气中氧的百分含量eT基于氧消耗原理的常用量热仪锥形量热仪(Cone Calorimeter)基于氧消耗原理的常用量热仪锥形量热仪(BSE Cone Calorimeter)基于氧消耗原理的常用量热仪锥形量热仪(BSE Cone Calorimeter)基于氧消耗原理的常用量热仪家具量热仪(FURNITURE Calorimeter)基于氧消耗原理的常用量热仪房间量热仪(ROOM Calorimeter)基于氧消耗原理的常用量热仪工业量热仪
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