测量系统方案设计(通风空调系统风量及热释放速率).ppt

1、,第十章 测量方案设计,测量系统：将若干测量设备按一定方式组合起来，称为测量系统。,测量对象 测试任务 测试精度,设计测量方案,选择测量系统,通风空调系统风量测量方案设计,热释放速率的测量方案设计,通风空调系统风量测量方案设计,风量测量可分为在管道上测量和在风口处测量。,一、在管道上测量空气风量,可采用毕托管测量、标准节流装置测量、均压管测量。,1、用毕托管测量管道内空气流量,要点：,仪表的正确使用 测量断面的确定 断面测点的确定 后期数据处理,仪表的正确使用,习惯上取使测量误差占速度头1%的偏流角p作为不敏感偏流角， p的范围越大，对测量越有利。 若动压小于10Pa时，不能采用皮托管测速，应

2、选用其它仪表。,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。,原则：,测量断面应选择在气流平稳的直管段上； 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2倍管道直径； 异形件前测量时，直管段长度应大于45倍管道直径； 测量断面距异形件的最小距离应大于1.5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。,在异形件后测量时，直管段长度应大于2倍管道直径； 异形件前测量时，直管段长度应大于45倍管道直径；,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，通常将管道横截面划分若干面积

3、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。,特征点位置的确定：中间矩形法；切比雪夫积分法；对数曲线法。,层流分布,紊流分布,同一断面测点的确定,中间矩形法,对于半径为R的圆形管道，将其分成几个面积相等的同心圆环（最中心的为圆）。圆形外圆的半径由管道中心算起分别为r2，r4，r2n。再在各圆环中求得一圆。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r1，r3，r2n-1 ，在此圆上布置测点，即为特征点的位置。,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

4、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，故每个测定圆周上最好应布置四个测点。,中间矩形法,数据处理,得到实验数据以后，应将动压值计算为流量值。,2、用标准节流装置测管道内的空气流量,标准节流装置有孔板、喷嘴、文丘里管等。,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，通过测量收缩面前后的压力差得到流量，此类流量计统称为差压式流量计。,流量基本方程为,孔板安装必须与管道轴线垂直，其偏差不得超过+（-）1,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式和节流件开孔直径比有关.,L1的长度取决于节流件

5、上游第一个阻流件的形式和值.,L2的长度取决于节流件下游第一个阻流件的形式和值.,L0的长度按节流件上游第二个阻流件的形式和=0.7查L1的一半.,3、使用均压管,为了测量尺寸较大的管道内的平均流速，常常采用笛形皮托管，将一根或数根钢管或铜管垂直插入被测的管道内，笛形管上按等面积原则布置了若干个小孔，小孔正对来流方向，并在笛形管的两端通过连通管连接起来，测量孔内感受的总压自动取平均值获得被测管道内的总压，而静压孔则就开在被测管道的壁面上，与笛形管一起构成了笛形皮托管，由于各测量小孔内的总压自动取平均值，所以又称它为积分管。,K：校正系数,二、在送风口或回风口处测量空气流量,由于风口处的气流一般

6、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，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，此法称为定点测量法。测点应不少于5个。 也可以采用匀速移动法。缓慢移动，测三次取平均值。,定点测量法,匀速移动法,How big is a fire? Answer: Heat release rate! 热释放率（Heat Release Rate):是单位时间内可燃物燃烧释放出的热量.是研究火灾的重要参数，

7、它可以定义火灾的尺度。,火灾尺度的定义,热释放速率的测量方案,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 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。 氧消耗原理测热法解决了绝热法所带来的困难。,早在1917年，Thorton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，每消耗单位质量的氧所释放出的净热量接近一常数。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。同时，他测得了该常数的平均值为13.1MJ/(kg of O2 )

8、,在实际应用中取该值所引起的误差不会超过5。,氧消耗原理,结论：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,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（Combustion product）收集起来并通过排烟管（Exhaust duct）移走，烟气经充分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。,氧消耗原理,氧消耗原理,经公式推导可得:,式中:,为热释放率(MW),为孔板前后压差(Pa),为孔板前烟气温度(K),C为孔板系数,

9、(质量流量),新鲜干空气中氧的体积百分含量 20.95%,烟气中氧的百分含量,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(INDUSTRY Calorimeter),基于氧消耗原理的常用量热仪,工业

10、量热仪(INDUSTRY Calorimeter),USA,基于氧消耗原理的常用量热仪,工业量热仪(INDUSTRY Calorimeter),USA,ISO9705 ROOM 量热仪,ISO9705实验系统,Duct Section,ISO9705实验系统,Key element: Duct Section + Oxygen Analyzer,ISO9705实验系统,Duct Section,ISO9705实验系统,系统中的关键设备： Duct Section,动压测量管,烟雾浓度激 光测量装置,烟气采样管,温度测试探头,ISO9705实验系统,系统中的关键设备： Duct Section,

11、温度测试探头,动压测量探头,激光测量装置,ISO9705实验系统,动压测量管,ISO9705实验系统,动压测量管,ISO9705实验系统,烟雾浓度激光测量装置,ISO9705实验系统,烟气采样管,ISO9705实验系统,烟气采样管,ISO9705实验系统,测点分布,ISO9705实验系统,热释放率测量系统,Oxygen Analyzer,气体采样,控制面板,流速测量装置,计算机数据采集,ISO9705实验系统,气体采样,ISO9705实验系统,热释放率测量系统标定,流量控制装置,标准燃烧器,标准气体,ISO9705实验系统,ISO9705实验系统,标准燃烧器,ISO9705实验系统,ISO9705实验系统,燃气源系统图,ISO9705实验系统_沙发热释放率测量实验,Wood partition,Furniture sofa,ISO9705实验系统_沙发热释放率测量实验,ISO