散热单节型式试验台

1、散热单节型式试验台技术说明书兰州金诺绿色能源动力科技有限责任公司铁道部产品质量监督检验中心机车车辆检验站2006-08-01目录目录2第一章 内燃机车散热单节型式试验台的重要性4第二章 内燃机车散热单节型式试验原理5第三章 内燃机车散热器性能试验标准73.1总则73.1.1适用范围73.1.2基本要求73.1.3 试验项目73.2试验装置73.3试验用仪器仪表83.3.1 测量流量用的仪器仪表83.3.2 测量温度用的仪器仪表83.3.3 测量压力用的仪器仪表83.4测试参数83.5试验方法93.6试验计算方法103.7散热器性能试验计算表12第四章 内燃机车散热单节型式试验大纲134.1试验

2、目的134.2试验内容134.3试验方法134.4测试参数134.5散热器的结构参数和技术指标14第五章 试验台介绍155.1 总体结构155.2 水系统(含加热、管道阻力等)165.2.1试验台水系统的组成165.2.2加热控制175.2.3系统管道阻力计算195.3空气系统（含温度调节、通道阻力等）235.3.1空气系统主要组成部件概述235.3.2空气系统温度调节255.3.3空气系统通道阻力265.4 控制系统285.5 测量仪表295.5.1.压力测量295.5.2 温度测量305.5.3空气流量测量305.5.4水流量测量33第六章 试验台标定386.1空气流场标定386.2水流量

3、标定406.3空气温度标定406.4单流道散热单节热工参数标定416.5双流道散热单节测量标定44第七章 试验台操作规程47第一章 内燃机车散热单节型式试验台的重要性散热器是内燃机车的重要部件之一，它用来冷却内燃机车内的水、机油以及液力传动油的冷却水。散热器应保证使水及其他被冷却介质的温度维持在一定范围内，以使内燃机车及其他装置无论外界气温条件如何均能正常进行工作。内燃机车散热器单节由连接箱，铜管，散热片，管板补强板和侧护板等组成，散热器采用单节形式有利于内燃机车配件的标准化，一体化，给制造检修部门带来方便。所用散热器单节数目的多少，要根据机车功率的大小，应散走的热量多少计算而定。随着内燃机车

4、功率的强化和提高，这就对内燃机车散热器散热量、可靠性等有了更高的要求，内燃机车散热器试验台就是对单节散热器散热能力进行测试检验的试验设备。散热器实验台由开式低速风洞和可控硅加热循环水系统组成。它的研究对象是散热器单节。散热器单节安装在风洞实验段中，水由可控硅加热器加热，经过进水管输送到散热器单节，在散热器单节中被风洞中的流动空气冷却，最后由回水管流回加热器水箱。散热器试验台能真实模拟散热器在机车上的工作环境，对散热器的工作性能进行技术分析。通过对散热器单节传热系数、散热面积、散热量及空气压力损失等参数进行测试，得到整个散热器的性能指标，为内燃机车散热器的改进和生产提供理论依据和技术支持。新制造

5、的散热器或在用中的散热器都必须通过抽检进行散热器的性能试验，来确定该散热器能否达到预期的散热效果，保证机车的运行安全。第二章 内燃机车散热单节型式试验原理根据试验要求的加热量，该试验台采用可控硅加热器将水加热到试验所需的工作温度，与来自风洞的流动冷却空气在散热器中进行热交换。其主要检测项目为测试样品的进气温度，出气温度，空气流量，空气静压，空气压差，进水温度，出水温度，水流量，水压差及大气压力，检验样品的传热及流体压力损失性能等。在给定的额定参数附近改变工作参数，得到各工作工况下的性能参数，从而利用热平衡的原理来检测和标定散热器。计算原理：散热器出气(a2)进气(a1)出水(W2)进水(w1)

6、 已知：换热器面积（F），水流量（Vw），空气流量（Va），进水温度（tw1），进气温度（ta1）对数平均温度： 由热量的计算式： 系统达到热平衡时有，则可以求出换热系数k： 根据热平衡的原理可以求出散热器的换热量和换热系数，进一步可以与出厂标定参数进行比较，确定散热器进一步改进的方向和方法，并且我们可以测得散热器水道和气道的阻力损失，确定散热器内的管道阻力。第三章 内燃机车散热器性能试验标准 TB1734-863.1总则3.1.1适用范围本标准适用于内燃机车空气冷却的水散热器性能试验3.1.2基本要求1. 提交试验的散热器必须符合有关国际和部标的规定，同时还应是符合产品图样和设计文件技术要求

7、的和合格产品。2. 提交试验的散热器必须通过不低于工作压力1.5倍的压力试验，保压5 分钟，不得渗漏变形。3. 各种测试仪表须按期作计量检定。3.1.3 试验项目1. 散热器性能试验是测试散热器的传热性能和流体阻力特性的专门试验2. 散热器性能试验需测定散热器的散热量Q、传热系数K、空气阻力损失随流体速度变化的关系。3.2试验装置为了模拟机车散热器的运用工况，满足流体温度和流量的调节需要及较准确的测试各有关参数，试验装置由水系统和空气系统两部分组成。1. 水系统由水泵组、水加温装置、水量调节装置、水温调节装置、水量测量装置、膨胀水箱、排气装置及管路等部件组成。2. 空气系统由风机组、风洞、风量

8、调节装置、风温调节装置及风道等部件组成。 风洞由入口段、整流段、收缩段、测量段及试验组成。 测量段和试验段应采用保温隔热措施。 空气系统和水系统各风道、管路、阀门等部不得漏气、漏水。3.3试验用仪器仪表3.3.1 测量流量用的仪器仪表1. 空气流量用毕托管及其二次仪表0.01mm刻度地补偿式微压计测量。也可用精度相当的其他形式流量计测量。2. 测量空气流量的风洞测量段的流场系数不低于0.95 3. 水流量用涡轮流量变送器及其二次仪表频率计测量。也可用容积法、孔板流量计或其他测量装置测定。3.3.2 测量温度用的仪器仪表1. 散热器进口空气平均温度及出口空气平均温度用网状电阻温度计及其二次仪表精

9、度为0.02级的测温双臂电桥或用网状热电偶堆及其二次仪表0.1级电位差计测定。也可用精度相当的其他温度计测定。2. 散热器进出口水的温度用分度值为0.1°c的标准玻璃温度计测量。也可用精度相当的其他温度计测量。3.3.3 测量压力用的仪器仪表1. 散热器前的空气静压环及其二次仪表一级精度倾斜微压计测量。测压环市连通数个测压管的环形管。测压管内孔与测压孔应在同一中心线上并垂直于气流方向。测压孔直径为-2mm,均匀分布在测量段风筒的同一横截面上，其内表面不得有毛刺。静压得测量也可用精度相当的其他仪表测量。测压孔距散热器进出气端面的距离为100150mm。2. 散热器前后的困难国企阻力可用

10、3.3.1 款规定的方法分别测量散热器前后的静压，再计算求得。也可用测试散热器前后空气压差的方法直接测定。3. 水的压力不低于0.4级标准压力表测量。也可用U型水银压力计或精度相当的其他压力型气压计测量。3.4测试参数性能试验应测试下列各参数：1. 散热器前空气平均温度 ， K，°C2. 散热器后空气平均温度 ， K，°C3. 空气流量 /h4. 散热器前空气静压 Pa5. 散热器前后空气压差 Pa6. 散热器进水温度 ， K，°C7. 散热器出水温度 ， K，°C8. 水流量 /h9. 散热器进出口水压差 Pa10.大气压力 B Pa3.5试验方法1.

11、 散热器性能试验是用实物再专用试验台上进行，2. 传热性能试验室在固定散热器的水速、散热器的进水温度在规定值工况下进行，选定空气的重量流速，当水和空气的温度、流量稳定后，同时采点，测定并记录4.1和1.10条所规定的各有关参数，相同试验点重复采点35次，求取各参数的平均值。3. 改变散热器的空气重量流速，保持散热器的水速、进水温度、进口空气温度在5.2条的规定值不变，并按5.2条方法进行试验和采点。空气重量流速的改变应在额定工况附近范围内选去不少于六个不同的试验点。同时测量散热器的空气阻力。4. 散热器的水阻试验在额定水速附近范围内选去不少于六个不同的水速，测试散热器进出口税的压力或压差。5.

12、 按散热器性能试验计算表的程序和计算方法散热器的传热系数K、散热量Q、空气阻力、水阻力等参数，并绘制一组K=() 、=f（）、=f()及=f()的关系曲线。6. 根据需要，可另选其他不同水速，按照5.2至5.5条的程序和方法进行不同工况的试验和数据整理， 从而又可得出其他不同水速下的传热性能和流体阻力特性试验结果。7. 散热器进行水温度；与预定值不得超过±0.2，进气温度，与规定值不得超过±5。8. 各试验点水侧方热量与空气侧吸热量之间的热平衡误差不超过±5%3.6试验计算方法1. 水流量计算（涡轮流量计） =式中：水流量 频率计每秒次数 流量计系数 2. 用毕托

13、管测量流场时，平均动压的计算式中：平均动压， ，同一毕托管在不同测点处的实际动压 式中 ：毕托管校正系数 ，微压计动压读数，。3. 空气流量的计算空气流量 测量段截面中心空气实际动压 Pa测量段空气密度 测量段横截面积 流场系数4. 散热器前空气密度的计算式中：空气密度 B大气压力 Pa 散热器前空气静压 Pa 散热器前空气平均温度 K，R气体常数，对于空气R=287.1J/(kg.m)5. 对数平均温度差的计算式中：对数平均温差 K，散热器进水温度 K，散热器出水温度 K，散热器前空气平均温度 K，散热器后空气平均温度 K，校正系数6. 其他参照散热器性能试验计算表的程序和公式计算。7. 油

14、散热器的性能试验方法按照标准执行。其不同点是将本标准中的试验装置、仪器仪表、测试参数、计算方法中的有关水关系系统改为相应得油系统，水参数改为相应的油参数。3.7散热器性能试验计算表第四章 内燃机车散热单节型式试验大纲4.1试验目的1为了保证散热器的产品质量，考核其性能参数是否达到国家和铁道部有关规定和标准，是否满足设计任务书的规定和设计计算的要求。2为散热器鉴定、装车运用或批量生产提供检验数据和资料。4.2试验内容测定散热器的散热量、传热系数、流体阻力特性等参数。1.在进水温度tw1=88，进气温度ta1=40,水流量Vw=5.26 m3/h(水流速Ww=1.04 m/s)的条件下，测试不同空

15、气流量Va下对传热性能的影响。2.在上述条件下，测试空气、水通过散热器的流体阻力特性。4.3试验方法按照铁标TB1734-86“内燃机车散热器性能试验方法”进行。1.按照4.2要求，调节并固定散热器的进水温度tw1、水流量Vw和进气温度ta1，选定空气流量Va在某一定值，当各参数稳定后同时采点，测定各有关参数。2.在相同进水温度tw1，进气温度ta1和水流量Vw条件下，改变空气流量Va，然后试验和采点。空气流量的变化在额定点附近至少取六个不同的试验点。3.相同试验点采点3次，求取平均值。4.根据测试数据，按规定计算公式和程序计算出试验结果并绘制传热系数（），散热量Qw，空气阻力随空气流量的关系

16、曲线。4.4测试参数1.进水温度 tw1 2.出水温度 tw2 3.进气温度 ta1 4.出气温度 ta2 5.水流量 Vw m3/h6.空气流量 Vw m3/h 7.进气压力 Pa1 Pa8.出气压力 Pa2 Pa9.进水压力 Pw1 Pa10.出水压力 Pw2 Pa4.5散热器的结构参数和技术指标1.气道面积 fa m22.水道面积 fw m23.传热面积 F m24.水流量 Vw m3/h5.空气流量 Va m3/h6.传热系数 k W/(m2·K)7.散热量 Q kW8.空气阻力损失 Pa Pa第五章 试验台介绍5.1 总体结构该试验台主要包括风机电机组，空气循环系统，水加热

17、循环系统，控制系统和仪表测量系统五部分，可以实现对水、空气流量，水、空气温度的测量和对单流道和双流道散热单节的传热性能的测定，以及对水、空气压力损失性能的测量。图5-1.试验台简图1.电动机 2.离心通风机 3.圆管 4.扩压段 5.过渡段（二） 6. 闸阀7.试验段 8.收缩段 9.过渡段（一） 10.整流网 11.稳定段 12.拐角 13.拐角 14.整流网 15.渐扩管 16.连接体（二） 17.出风口 18.进风管 19.蝶阀 20蝶阀 21.蝶阀 22.进风口 23. 回风管24.支架 25.支架 26.支架 27. 支架28.支架5.2 水系统(含加热、管道阻力等)5.2.1试验台

18、水系统的组成109图5-2. 水系统简图1单节散热器 2-循环水泵 3-水加热炉 4-补水水箱 5-DN50闸阀 6-DN32闸阀 7-DN50流量计8-DN32流量计 9温度计 10压力表1加热水系统由于要对内燃机的实际工况进行模拟，所以水系统必须具有加热水系统，加热水系统主要部分为加热炉，并在加热炉上安装温度测量装置，以保证试验时所需温度。2循环动力支持主要由一台离心式水泵提供循环水动力，根据内燃机单节散热器水系统最大流量以及扬程可以进行选择。3流量测量系统根据流量测量实际，在水平管道上分别安装DN32，DN50涡轮流量计。4补水系统主要部分为补水水箱。5管道与阀门根据实际水系统需要DN6

19、5，DN50，DN40，DN32，DN25管道以及与其管径配套的阀门。5.2.2加热控制1加热功率的计算在本试验台上，运用45个加热管进行加热的。将45个加热管分成3组，每组的各个U型加热管都相互并联，每个加热管的电阻通过现场测得R=25,其每相的电压为220V。每个加热管的功率：=1936 W 而45个加热管的总加热功率： P=87120 W图5-3. 负载连接简图具体电路如下： 图5-4. 负载连接电路 2可控硅加热控制采用CA3059，它是双向晶闸管控制集成电路。CA3059主要特性参数为：1.工作电压为交流为5270v，一般使用220V；2.外部触发直流电压为1.4v，禁止输出直流电压

20、为1v；3.开关脉冲时间为50us；4.传感器电阻为2100k，调整电阻为2100k；5.最大驱动电流大于150mA，可驱动1500mA的双向晶闸管。下面是自动控制的可控硅加热系统图5-5可控硅加热系统R1=R2=R3=100 R4=R5=R6=10k R7=R8=R9=25kR10=R11=R12=25k C1=C2=C3=100uF N1,N2,N3为CA3059其控制系统如下图：温度测量可控硅加热系统温度测量手动调节自动调节 图5-6加热温度控制5.2.3系统管道阻力计算已知：内燃机单节散热器水系统平均流量=9 m3/h，入口温度，散热器散热损失能量=50 kW， 假设散热器平均水温，查

21、动力工程师手册表1.2-13可知：表5-1：80970.84.195354.190965.34.208314.9差值法求解当时 =967.8 质量流量：= 散失热量： 可知： 平均温度： 则出口水温：定性温度：=83.18+88.0=85.59与平均温度误差=(85.59-85.5)/85.59=0.001，不足1%，因此物性参数参照当温度为85.5时的物性参数。阻力损失包括沿程阻力损失和局部阻力损失两种。由于粘性摩擦在均直管内的充分发展流动中产生的水利损失称沿程损失。实际流体流经渐缩管、渐扩管、突扩管、突缩管以及弯头、阀门等管道构件和连接件时的水利损失称局部损失。1)沿程阻力是造成沿程水头损

22、失的主要原因，计算沿程损失的公式是达西公式。2)局部阻力处的流动比较复杂，在计算时为了方便，我们采用水头损失叠加的原则，将局部阻力损失折合成一个适当长度上的沿程阻力损失，利用当量管长代替局部部件的长度。局部阻力的当量管长 计算公式 ： 其中称为局部阻力系数总阻力损失 具体计算数据使用DN50的流量计时沿程阻力损失1=65 mm=0.009 m=770 mm=0.027=0.75 m/s2=50 mm=0.617 m=12098mm=0.031=1.27 m/shl= hl1 +hl2 =0.626m局部阻力损失1=8.258hj1=1=0.752m2=0.5hj2=2=0.028mhj= hj

23、1 +hj2 =0.780mh=hl+ hj=1.046m使用DN32的流量计时沿程阻力损失1=65 mm=0.009 m=770 mm=0.027=0.75 m/s2=50 mm=0.478 m=9376 mm=0.031=1.27 m/s3=32 mm=1.590 m=3162 mm=0.033=3.11 m/shl= h1 +h2 + h3 =2.078mm局部阻力损失1=6.145hj1=1=0.506m2=0.500Hj2=2=0.028m3=2.590Hj3=3=1.278mhj= hj1 +hj2 +hj3 =1.812mh=hl+ hj=3.890m总阻力损失 h= hl+ h

24、j=3.890m5.3空气系统（含温度调节、通道阻力等）5.3.1空气系统主要组成部件概述 风机机组类型：离心通风机容量：功率25kw、流量：9880、全压：616、主轴转数：2900。类型：电机型号：Y100M22功率：15千瓦电流：29.4安电压：380伏转速：2930转/分防护等级：IP44频率：50赫兹重量：128公斤接法：稳定段稳定段又称安定段，是使气流保持均匀稳定的等直径管道，稳定段装有蜂窝器，沙网等整流设备，目的是为了使气流均匀或降低紊流度，是收缩段设计的前提。稳定段通常是一个等截面管道。下游与收缩段相接，所以其面积大小取决于风洞收缩比的要求。普通单迥流风洞，第四拐角下游就是稳定

25、段，流动截面没有变化。开路风洞的稳定段前方还有一个光滑唇口，使气流能从各个方向光滑的进入风洞。如果稳定段的截面形状相似于实验段，可使收缩段简单些。稳定段对气流的影响是由于它的长度。相当长度的等截面管道对气流有稳定作用。如果是稳定段中不设置任何整流装置，它就必须足够长，使得气流在流动过程中有足够的时间调整运动方向、速度分布并衰减速紊流度。实际上一般稳定段都设有整流装置。收缩段 收缩段的作用是使气流均匀稳定的加速，收缩段的要求是：1、气流沿收缩段流动时，洞壁上不出现分离2、收缩段出口的气流要均匀，平直而稳定。3、收缩段不宜过长。收缩段过长，会使风洞建设投资增加，而且能量损失增大。收缩段的性能主要取

26、决于两个因素。一是收缩比，即收缩段进口面积与出口面积之比；二是收缩曲线。实验段 收缩段是整个风洞的中心，模型装在此处进行实验。试验段设计的要求：1、实验段的基本要求还是气流必须均匀稳定，要达到性能指标，除实验段本身外，还牵涉到风洞各部件的设计。2、实验段的口径与截面形状。实验段口径对圆截面是它的直径，对非圆截面是指其j截面特征长度。在满足试验要求的前提下，口径应尽量小。第一章已经提到，风动的造价大致与试验段口径的三次方成比例，而驱动功率也与它的二次方成比例。所以尽可能减小口径是十分重要的。根据主要模型对象的形状合理的选择截面形状，可以减小试验段的面积。3、试验段风速。虽然对于不可压流来说，马赫

27、数已经不成为主要相似准则。但有些情况下m数仍然对数据有影响，如测定最大升力系数等。对风速的要求主要来自雷诺数。风速大一些，风扇的速率比较高，风洞的能量比也高。但是，驱动功率是与风速的三次方成比例。我们必须根据实验要求，确定风洞的最常用速度。如果风扇不能变速的话，则应根据这个速度确定风扇的设计点。4、装卸模型方便。扩压段也称扩压器或扩散段。扩压段的作用是把气流的动能变成压力能。由于风洞损失与流速的二次方成正比，所以经过实验段的气流应尽量降低速度，把动能转变成压力能。但是减速必然伴随以损失，即动能不可能全部变成压力能。在没有分离的情况下，气流在扩压段的损失主要有两种，一种是摩擦损失，相当于气流流过

28、普通等直径管道所遇到的摩擦损失。另一种是扩压损失，但本质上也是摩擦损失。5.3.2空气系统温度调节机车散热器的进气温度是限制在一定范围内的，是一个定值。散热器单节实验台的系统要经过调节，才能达到实验对进气温度的要求。实验台工作时，空气由进风口进入风洞中，我们选用热电阻温度计来测量风洞实验段模型的进气温度和出气温度，我们将热电阻如图所示的安装：图5-7.热电阻安装示意图热电阻1测量散热器的进气温度，热电阻2测量散热器的出气温度。电阻网采用铜丝，如图所示的分布目的是为了使测点分布均匀，使测量更加准确。温度调节系统如图所示：图5-8.温度调节示意图图中，1、2、3分别为温度调节阀。实验台工作时，空气

29、由进风口进入风洞中，我们用热电阻温度计测量出散热器单节的进气温度和出气温度。假设规定进气温度为 根据公式，式中 Q为气体所吸收的热量， Cp为空气的比热，=为空气质量，空气的密度， 为吸热前后空气的温度差值。在低速风洞中，认为空气是不可压缩的则：低温气体与高温气体的体积之比 试验中为保证所需的空气温度，通常将调节阀3固定在最大位置，调节阀1和阀2，也就是调节进入系统的循环热风量，以使进口温度达到规定值范围。5.3.3空气系统通道阻力离心通风机的容量为15kW、流量9880，全压616mm H2O，主轴转数2900r/min，风机流量Q=2.744m3/s管道由在净化后锈蚀不大的钢板焊接而成，在

30、流体力学手册上查得粗糙度具体的计算数据见下表：沿程阻力损失1连接体 （3） =450 mm=0.0864 Pa=220 mm=0.019=4.314 m/s2进风口（2）与进风管（18）=148 mm=12.603 Pa=3000 mm=0.022=7.518 m/s3稳定段（11）=169 mm=1.456 Pa=7350 mm=0.024=5.228 m/s4试验段（7）=70 mm=30.998 Pa=7350 mm=0.026=14.913 m/s5整流段（10，14）=6.25 mm=25.519 Pa=1900 mm=0.06=5.228 m/s=74.662 局部阻力损失1连接体

31、（二）=0.317=4.10 Pa2拐角（12，13）=0.156=4.042 Pa3收缩段（8）=0.018=1.960 Pa4扩压段（4） =0.197=5.94 Pa5过渡段（一）=0.018=1.423 Pa6过渡段（二） =0.003=0.034 Pa7闸阀 （六）=3.2=193.267 Pa8蝶阀（19，20，21） =10=602.3 Pa9连接体（二）（16）=0.05=1.338 Pa10回风管（23） =0.15=9.035 Pa11出风口 （17）=0.204=12.288 Pa646.457 Pa总阻力损失720.119 Pa5.4 控制系统电机的启动方式为直接启动，

32、直接启动也称全压启动，电机的动作原理如下：启动：松开启动按钮BS2，由于接触器KM常开辅助触头已闭合自锁，控制电路仍保持接触，电动机M仍保持接通，电动机M继续运转。停止：过载保护：电路图如下：图5-9.电动机动作电路图5.5 测量仪表5.5.1.压力测量压力测量采用弹簧管式压力计。弹性式压力表是利用弹性敏感元件(如弹簧管)的弹性变形来平衡被测压力，弹性元件之所以发生变形是压力作用的结果。一般弹性敏感元件的弹性变形量很小，都需要经过放大机构和传动机构将变形量加以放大，并转换成被测量值的指针位移。因使用的弹性元件的形状及作用形式有不同，相应地有c型弹簧管、螺旋弹簧管、膜片、膜盒和波纹管等类型的弹性

33、式压力仪表。5.5.2 温度测量温度测量采用热电阻温度计和标准水银温度计。散热单节试验台温度测量系统主要包括：散热器进气温度测量、散热器出气温度测量、散热器进水温度测量、散热器出水温度测量等。本试验台选用热电阻温度计测量空气温度。热电阻温度计是中低温区最常用的一种温度测量仪表。它由热电阻，显示仪表和连接仪表组成。它的主要特点是测量精度高，性能稳定。热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。热电阻大都由纯金属材料制成，目前应用最多的是铂和铜，此外，现在已开始采用镍、锰和铑等材料制造热电阻。电桥检流计电阻丝图5-10. 热电阻测温示意图 试验台中水温测量选用精度为

34、1/10的标准温度计，能满足测试要求。5.5.3空气流量测量本试验台选用三个毕托管测量空气平均流速，再计算空气流量。n 5.5.3.1毕托管原理毕托管的构造原理如图所示：图5-11. 毕托管原理图图5-12. 毕托管结构示意图毕托管是用来测量运动流体内任一点速度的仪器。最常用的半球头毕托管，它是试验和测试中常用的结构型式。毕托管的直径应选用d0.035D(D为被测管道的内径)。全压测孔开在半球头的顶端，孔径为0.3d；静压测孔开在距端头部(35)d处距支柄(810)d的地方。一般为8个均匀分布的0.1d小孔。全压与静压分别由两个细管引至全压端1与静压端2，再用胶皮管连接到微压计上，即可测出动压

35、，计算出流速。为了便于在测量管道上安装毕托管，一般毕托管都附有导向套，它可以旋入相同内螺纹的测孔管座上，导向套可做成整体永远附在毕托管上。毕托管既可测量动压，也可测量静压和全压。如将毕托管的静压端接微压计，而微压计另一端通大气，便可测得静压；如将毕托管的全压端接微压计，微压计另一端通大气，便可测得全压。毕托管的优点：1）、结构简单。2）、使用方便。3）、对流体的机械能损失很少。毕托管的局限性：1）、测速管较多地用于测量气体速度，但它不能直接测得平均速度。2）、测压孔易堵塞，不能用来测量含有粉尘的和固体颗粒物的流体。n 5.5.3.2毕托管安装为了测量散热器的空气流量，必须把毕托管安装于散热器的

36、前部试验段内。这样就可以测的散热器实际空气流量。注意毕托管安装必须正对来流方向，而且在关闭风机风门的情况下进行，具体要求有：1）、毕托管安装在风洞的实验段中，实验段气流均匀，湍流度小于0.3；2）、毕托管安装要牢固，管口（总压孔）要正对来流，总压孔轴线与流动方向偏差10°时，压差的测量误差为3%3）、毕托管的堵塞面积小于实验段截面积的1200；4）、安装偏斜角小于2°；5）、为了尽量减少仪表本身对流动的干扰，毕托管的外径应不大于管道内径d的150；6）、毕托管插入深度>2nd（n为毕托管上静压孔的数目，d为毕托管直径）；n 5.5.3.3毕托管有关系数的确定1）、毕托

37、管阻塞系数的确定 毕托管阻塞系数是用来修正由于插入杆和测量头等引起的管道流通面积减小及速度分布畸变所产生影响的系数。2）、毕托管干扰系数的确定 干扰系数是用来修正由于毕托管所处管段前后阻流件之间直管段长度不足所引起的仪表系数变化的修正系数。目前还缺乏成熟的试验数据，一般应进行直接标定确定。n 5.5.3.4测量步骤 试验台安装在试验段。调整坐标架，使毕托管移到各测量点（先确定各测量点位置），并读数，列于数据表内。重复测量几次，再计算平均数。5.5.4水流量测量水流量采用涡轮流量计测量。n 5.5.4.1工作原理涡轮流量计涡轮流量传感器的结构主要由仪表壳体、导流器、叶轮(涡轮)、轴承和信号检测放

38、大器等组成。涡轮流量计是一速度式流量计它通过测定流体中涡轮的转速来反映流量的大小。在管道中心放置一个涡轮，当流体通过管道时 冲击涡轮叶片，对涡轮产生驱动力矩使涡轮克服阻力矩而产生旋转。在一定流量、粘度范围内的流体介质中涡轮的旋转角速度与流体的流速成正比 因此，流体的流速可以通过涡轮的旋转角速度求得进而通换算可得出通过管道的流体流量。涡轮流量计的转速可通过装在机壳外的传感线圈来检测涡轮流量计是人们常用的一种流量测量仪表,由于它具有重复性好!适应性强!量程比宽等优点,加上智能化显示控制仪表的出现,在准确度要求较高的计量场合得到了广泛的采用"虽然近年来出现的科里奥利质量流量计能直接测量流体

39、的质量,且准确度高,但价格昂贵,安装要求较高,阻碍了它的应用"这样,用涡轮流量计间接测量液体的质量流量就成为人们首选。涡轮流量计是利用置于流体中的叶轮感受流体平均速度的流量计,与流量成正比的叶轮转速通常由安装在管道外的检测装置检出,它由涡轮流量传感器和显示仪表组成流经变送器的流体体积流量Q可用下式表示:Q=f/K (1)式中:f为电信号的频率,它同叶轮转动频率有正比关系;K为常数,亦称仪表系数式(1)也可改成K=f/Q由上式可看出,仪表系数K是变送器输出电信号的频率f(次/s)同流经仪表的液体体积流量Q(L/s)的比值,K的单位是次/L输出频率信号的流量计都有仪表系数这一特征常数,它

40、能帮助了解和掌握仪表性能,同时也对流量仪表的检定参数。n 5.5.4.2工作特性K-Q的关系曲线称为涡轮流量计的特性曲线如下图所示。理论上,K-Q关系应该是确定的,但实际上由于在不同的流动状态下,流体产生阻力机理不同,效果也不同,所以使特性曲线成为曲线形状"在层流区,当Q>Qmin时为层流流动状态,仪表系数K将随流量Q的增加而增大，在紊流流动状态下,仪表系数K仅与仪表本身结构参数有关,而与流量Q流体粘度L等参数无关,可近似为一常数，只有在这种状态下,仪表系数K才真正显示了常数的性质。仪表系数K为常数的这个区间,也就是该流量计的流量测量范围。上图中虚线为涡轮流量计的理想特性,若只

41、有这种特性,不论流量如何变化,总可以使累积流量、瞬时流量的误差为零。图中实线为一般涡轮流量计特性曲线的大致趋势,在进入测量范围(即进入紊流流动状态)以内,随流量的变化其仪表系数K也会有变化,通常其变化幅度左右流量计的测量精度，在层流与紊流叫交界点(Re=2300)上,特性曲线上K有一个峰值,其位置受流体粘度的影响较大。由图可以看出,如果流速恒定,那么系数K也就有唯一确定的值。下面提出通过恒定液位(即系统压头)由压力表接头来控制水压，从而实现对流速的恒定控制。n 5.5.4.3系数K的确定计量系统的校验分两项内容,第一是对系数K的确定,第二是对系统温度补偿的有效性进行评定，液体的密度Q是温度t的

42、函数,在一定的温度范围内,可用二次多项式来表示,也可通过回归法求得函数式Q=f(t),都能得到较好的拟合效果。当然温度补偿的有效性如何,还要通过校验来证明,这个工作可以在实验室内进行。 系数K的确定方法:首先以涡轮上的系数记为Kc输入显示控制仪表,把标定所用的流体重量设定为Gcm;启动流量系统;然后把计量过的流体用汽车衡或磅秤称重,其值设为Gm。这时的流量系数K可通过下式计算出来:K=KcGcm/Gm (2)把K值输入显示仪表,再计量重量为Gm的液体,通过称量法来校对是否超差"确定系数K时所用的流体重量要大于12t,以减少其它因素对计算K值的影响"当水量较少时,如几十kg,

43、这时的计量可能超差,这主要是由于电磁阀不能及时关闭造成的, 实际上,其它输入频率信号的流量计,如椭圆齿轮流量计，腰轮流量计等都可以用式(2)来确定流量系数。n 5.5.4.4涡轮流量计的安装（1）安装的场所 传感器应在被测液体的温度为-20+120，环境相对湿度不大于80%的条件下工作。从维护方便角度考虑，应安装在容易拆换和避免配管振动或配管有应力影响的场所。考虑到对放大器的保护，应尽量避免使它受到强的热辐射和放射性的影响。同时，必须避免外界强电磁场对检测线圈的影响，如不能避免时，应在传感器的放大器上加设屏蔽罩，否则干扰将会严重影响显示仪表的工常工作。 （2）安装的位置 传感器应水平安装，安装

44、时传感器上的指示流向的箭头应与流体的流动方向相符。 （3）配管要点 、为了清除液体涡流和断面流速不均匀对测量的影响，应在传感器进出口处安置必要的直段或整流器。一般要求上游部分(进口处)的直管段为(1520)D(D为传感器公称通径)。下游部分(出口处的直管段长度为5D)，而直管管径和传感器通径要一样。此外还应根据传感器前面配管的状态来决定上游部分的直管段长度，一般推荐如下(见下图)图5-13. 流量计安装调谐收缩时：L=15D ；单弯管接头时：L=20D ；双弯管接头时：L=25D(一个平面) ；L=30D(二个平面) ；直角弯管接头时：L=40D 有直截止阀时：L=20D(阀门全开) ；L=5

45、0D(阀门半开)另外，为了更有效地清除涡流，提高测量精度，可在上游部分的直管段转入一束导管组成的整流器，加上整流器后上游部分的直管段长度为(1020)D。 、为了清除流体中的杂质，确保传感器的正常工作，提高传感器的寿命，在传感器前的管路上应装上目数为39目/厘米2的过滤器。一般情况下通径大的目数稀，通径小的目数密。为保证传感器正常运行，还应根据实际使用情况选用过滤网的目数。 、焊接传感器进口法兰时，必须注意管内无突出部分。当连接进口法兰时，两法兰外周要完全吻合，垫圈不能暴露在管内。偏心异径接头将会引起流速不均匀分布现象，故不能使用。 、为了保证工作通径下检修的需要，变送器前后管道上应安置切断阀

46、门(截止阀)，同时应设置旁通管道。流量控制阀要装在传感器的下游。传感器使用时上游所装的截止阀必须全开，避免上游部分的流体产生紊流现象。 、通过传感器的流量过大时(超过流量范围上限)，轴承将因转速过高而加快磨损。为此，在预计有过大流量的情况时，可利用安置在下游部分的流量控制阀调节流体流量。 、由于管道内的气体会给传感器的测量带来很大误差，因此安置时应特别注意被测量液体中混有气体的情况，尤其是对轻质液体介质的测量必须装有空气分离器。空气分离器通往传感器的配管要向上倾斜安装，使气体在此积存。此外，还应注意传感器下游背压的控制，背压的大小可按下式计算： 式中：下游背压； 最大流量时传感器的压力损失；

47、最高使用温度时介质的饱和蒸气压。 、在新管路上安装传感器时，为避免管路中杂质进入传感器，应先用一根空管子代替传感器等运行一段时间后，确认杂质已排除再换上传感器。 、公称压力PN16、25Mpa传感器在安装时，应在卡套的冷刃口，螺母的螺纹及各接触部位涂少量的润滑油按顺序将螺母，卡套套在管子上，然后将管子插入传感器壳体的锥孔底部，放正卡套，在旋紧螺母的同时转动管子直至不动为止，再旋紧螺母111/3（4）使用中注意事项.传感器应按照铭牌上的标准流量范围、公称压力及流向标记安装使用。. 传感器应在流体温度为-20+120、环境温度-20+55环境相对湿度不大于80%的条件下工作。. 传感器出厂时，是用

48、常温的水进行标定的。若所测流体与常温的水性质不同时，常数应加以修正或重新用实际所测的流体标定，但对于粘度小于5×10-6m2/s(5Mpa.s)的流体，则不必重新标定。 . 传感器的使用期在正常情况下，一般为半年至一年，视工作条件的恶劣程度而定，并应定期进行拆洗。如发现轴或轴承有严重磨损时，应进行更换并重新标定。 .故障及故障排除方法 传感器的故障一般可归纳为三点：第一、传感器或配套的显示仪表没有输出信号；第二、流量为零仍有信号输出；第三、指示流量与实际流量不符。第六章 试验台标定6.1空气流场标定对空气流量测量的标定，是在风洞的测量段中进行的。在测量段中，气体的分布是相对均匀的、稳

49、定的，我们根据中间矩形法在风洞测量段的截面上布置很多的测点，利用中间矩形法对其进行标定。已知内燃机车散热单节实验台的风洞测量段矩形截面风道的长a=1152mm，宽b=160mm，风道的截面当量直径为： 281mm在本试验台上，风洞测量段底边为160mm，高为1150mm，我们用如下的方法来求得风洞测量段的平均风速v。图6-1. 测点布置如上图所示，X和Y分别表示实验台实验段横截面的底和高，实验段的底边为160mm，高为1150mm。在高Y的方向上，设计3个毕托管安装点（I、II、III），每个安装点相距280mm，中间的毕托管在实验段截面高Y的中间位置。每个毕托管都可以沿X方向移动形成一条安装线。沿底边中心线将底分为两段，每段80mm，再将其中一段分为16个小段，每小段5mm。在毕托管的每个安装点处，从实验段内壁开始，沿X方向每隔一小段设置一个测点，则测点数目为16。，已经假定实验段气流分布是均匀的，所以沿底面中心线分开的两边的空气流速分布是相同的。在