CN111174839A - 风量测量装置 - Google Patents

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周江峰
杨经良
李志海
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Abstract

本发明提供了一种风量测量装置,涉及测量技术领域,解决了现有技术中存在的L型和S型风量测量装置采用单点取压,测量结果存在较大偏差的技术问题。该风量测量装置包括全压管和静压管;所述全压管、静压管相互平行,并固定在进风管道或箱体内;所述全压管上至少设置有两个全压测孔;所述静压管上至少设置有两个静压测孔;所述全压测孔、静压测孔分别正对气流和背对气流。本发明通过多点取压然后计算平均值,就能够得到整个截面的平均压力,对风速和风量的测量就更加精准。同时,由于全压管、静压管可进行独立设计,直接使用标准管材即可加工制造,不需要特殊模具,也较现有风量测量装置的标准设计具有更大的灵活性。

Description

风量测量装置
技术领域
本发明涉及测量技术领域,尤其是涉及一种风量测量装置。
背景技术
在变风量末端装置中,风量测量装置是风量精准控制的核心测量元件,该装置在暖通空调领域应用广泛。
该风量测量装置的原理是通过两个测压孔,一个测量全压,一个测量静压。利用压差计将两个孔连接,即可得到两者差值——动压。而动压与流速存在平方关系,流速又与流量成正比,从而测得流速和流量。有如下关系式:
Figure BDA0002371384570000011
式中,Q表示流量,Δp表示动压(即风量测量装置测的全压和静压的差值),F表示管道横截面积,u表示流速,ρ表示空气密度;α为流量系数,由实验标定。其中管道截面积F、空气密度ρ已知。
因此,要测得精准的流速和流量,关键要保证装置测量的准确性。第一需要保证取到的动压p稳定且准确,能够代表横截面积内的平均流速,现有的L型和S型风量测量装置采用单点取压,由于截面各点流速不一致,单点取得的压力不具有代表性,造成测量结果存在较大偏差(图1所示即为现有技术中L型风量测量装置的工作示意图);第二需要保证流量系数α在尽量宽的风量范围内均适用。第三,空调设备为批量生产产品,为控制制造成本,风量测量装置的生产要简单、制造要方便,尽量不使用特殊模具,同批次的产品一致性好。
本申请人发现现有技术至少存在以下技术问题:
现有的L型和S型风量测量装置采用单点取压,测量结果存在较大偏差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种风量测量装置,以解决现有技术中存在的L型和S型风量测量装置采用单点取压,测量结果存在较大偏差的技术问题。本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。
为实现上述目的,本发明提供了以下技术方案:
本发明提供的一种风量测量装置,包括全压管和静压管;所述全压管、静压管相互平行,并固定在进风管道或箱体内;所述全压管上至少设置有两个全压测孔;所述静压管上至少设置有两个静压测孔;所述全压测孔、静压测孔分别正对气流和背对气流。
可选地,所述全压测孔的直径为2mm,相邻两个全压测孔的距离为54mm。
可选地,所述静压测孔的直径为1.6mm,相邻两个静压测孔的距离为54mm。
可选地,所述全压管、静压管的内径均为5mm。
可选地,所述全压管、静压管的材质均为B10、铝、不锈钢或紫铜。
可选地,所述全压管、静压管垂直于所述进风管道或箱体的侧壁。
可选地,所述风量测量装置还包括固定支架;所述固定支架支撑所述全压管、静压管。
可选地,所述固定支架上开设有安装孔,所述固定支架能通过螺钉与进风管道或箱体连接。
可选地,所述固定支架包括尾部支架和中部支架,所述尾部支架、中部支架分别支撑所述全压管、静压管的尾部和中部;所述尾部支架与中部支架相互分离。
可选地,所述尾部支架与所述全压管、静压管的尾部铆接,并通过铆钉对所述全压管、静压管密封。
可选地,所述中部支架与所述全压管、静压管套接。
可选地,所述全压管、静压管的头部为L型并与测试软管连接。
上述任一技术方案至少可以产生如下技术效果:
本发明通过多点取压然后计算平均值,就能够得到整个截面的平均压力,计算得出的风速较单点取压法更好代表了整个截面的平均风速,对风速和风量的测量就更加精准。同时,由于全压管、静压管可进行独立设计,直接使用标准管材即可加工制造,不需要特殊模具,生产简单、制造方便、成本低,能保证同批次产品的一致性好,也较现有风量测量装置的标准设计具有更大的灵活性,能够通过不同尺寸来满足多种场景的使用需要。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是现有技术中L型风量测量装置的工作示意图;
图2是本发明的风量测量装置示意图;
图3是本发明的风量测量装置工作示意图;
图4是本发明的风量测量装置的测量示意图;
图5是本发明的风量测量装置的安装示意图。
图中1、全压管;11、全压测孔;2、静压管;21、静压测孔;3、固定支架;31、尾部支架;32、中部支架;33、安装孔;34、铆钉;4、进风管道;5、箱体。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式,都属于本发明所保护的范围。
本发明提供了一种风量测量装置,如图2-5所示,包括全压管1和静压管2,全压管1用于测量全压,静压管2用于测量静压,通过测量相应的全压值和静压值就能够得到动压Δp,从而为流量Q和流速u的计算提供依据。全压管1、静压管2相互平行,避免相互交叉导致在进风管道4或箱体5内的狭小空间不易布置,也便于全压测孔11、静压测孔21的相向设置,从而得到更准确的全压值和静压值。全压管1、静压管2固定在进风管道4或箱体5(箱体5指空调***的变风量末端形成的箱体结构,而变风量末端则是重要的风量测量和调节装置)内,实现在进风管道4或箱体5的风道内完成测试。全压管1上至少设置有两个全压测孔11;静压管2上至少设置有两个静压测孔21。如图4所示,全压测孔11、静压测孔21分别正对气流和背对气流,即全压测孔11向风,静压测孔21背风。优选全压测孔11、静压测孔21的数量相同且位置相对,通过多点取压然后计算平均值,就能够得到整个截面的平均压力,计算得出的风速较单点取压法更好代表了整个截面的平均风速(如图3所示,箭头方向为气流方向,气流在不同位置的流速是不同的,单点取压的值不具有代表性,因而不够准确,多点取压后计算平均值显然更具有代表性),对风速和风量的测量就更加精准。同时,由于全压管1、静压管2可进行独立设计,直接使用标准管材即可加工制造,不需要特殊模具,生产简单、制造方便、成本低,能保证同批次产品的一致性好,也较现有风量测量装置的标准设计具有更大的灵活性,能够通过不同尺寸来满足多种场景的使用需要。
作为可选地实施方式,全压测孔11的直径为2mm,相邻两个全压测孔11的距离为54mm,多个全压测孔11均匀分布。静压测孔21的直径为1.6mm,相邻两个静压测孔21的距离为54mm,多个静压测孔21均匀分布。全压管1、静压管2的内径均为5mm。这个尺寸既便于全压管1和静压管2的生产制造,也适合大多数风量测量的使用需要。全压管1和静压管2采用标准尺寸的管材,进行折弯和钻孔加工即可,不需要现有风量测量装置加工制造中所需要的模具和焊接工艺,生产过程更简单,能够保证测量的一致性,而且制造成本也较为低廉。
作为可选地实施方式,全压管1、静压管2的材质均为B10、铝、不锈钢或紫铜,B10是以镍为主要添加元素的铜基合金,加工制造方便,耐腐蚀性能较好,可适用于高盐雾的工作环境,如船舶海洋环境。铝、不锈钢或紫铜这些材质加工方便,应用于防腐要求不高的风量测量场景,也能够适用多数风量测量场景。
作为可选地实施方式,如图4-5所示,图5两个圆形中部分的即为本发明的风量测量装置的安装位置,图中的箭头方向为气流方向。全压管1、静压管2垂直于进风管道4或箱体5的侧壁,将全压测孔11正对气流方向设置就能够使全压管1与气流方向垂直,此时静压管2则与气流方向相背,从而测出的全压与静压压差会更精准。全压管1、静压管2的长度能够根据进风管道4或箱体5的宽度进行设置,全压管1、静压管2并不为标准产品,尺寸能够进行个性化设置,直接对管材就行加工即可,具体尺寸尤其是长度能够根据需要进行设置,使得能够满足多种测量场景的风道尺寸需求,提高了适用性。
作为可选地实施方式,如图2所示,风量测量装置还包括固定支架3;固定支架3支撑全压管1、静压管2。固定支架3上开设有安装孔33,固定支架3能通过螺钉与进风管道4或箱体5连接,进风管道4或箱体5上的对应位置也开设有与安装孔33匹配的孔,通过螺钉就能实现固定支架3与进风管道4或箱体5的内壁进行连接。螺钉连接方便,也便于拆卸,能够提高测量的效率。现有风量测量装置一般安装在变风量末端进风管道上,进风管道外部接管由工程安装,由于空间限制,工程上经常无法保证三倍管径的直管段长度,造成风量测量装置上游气流紊乱,测得的压力不停波动,无法精准测量和控制。本发明通过多孔测量,用多点取压然后计算平均值,就不再需要三倍管径的直管段长度,工程上不必预留直管段,安装于箱体5内部任一气流稳定段即可,从而进风气流波动时不会对风量测量装置的测量产生影响,可以实现安装位置的灵活布置。
作为可选地实施方式,如图2所示,固定支架3包括尾部支架31和中部支架32,尾部支架31、中部支架32分别支撑全压管1、静压管2的尾部和中部;尾部支架31与中部支架32相互分离。尾部支架31、中部支架32能够确保全压管1的全压测孔11针对迎风面,静压管2的静压测孔21背对迎风面,保证了测量结果的准确性和整体结构强度。尾部支架31与全压管1、静压管2的尾部铆接,并通过铆钉34对全压管1、静压管2密封。中部支架32与全压管1、静压管2套接,中部支架32上设置有与全压管1、静压管2匹配的连接孔,优选在连接孔位置还设置垫圈,以提高相互套接强度。尾部支架31、中部支架32的截面均为L型,一侧与进风管道4或箱体5螺钉连接固定,另一侧与全压管1、静压管2连接。这种连接结构安装方便,整体强度高,能够适用于高振动、高冲击和倾斜摇摆的恶劣环境,如船舶空调,提高了适用性,随着变风量末端产品应用越来越广泛,具有更好的使用前景。全压管1、静压管2的头部为L型并与测试软管连接,这种连接方式与现有L型风量测量装置一致,测试软管可以套接在全压管1、静压管2内,也可以通过胶接进行固定。
作为可选地实施方式,本发明提供的风量测量装置还可用于水、油等其他流体的流量测试,此时,将全压管1、静压管2的开孔尺寸、相邻测孔距离、道内径、流量系数α进行重新测试即可。
经过大量试验数据验证,按照上述实施方式生产的风量测量装置,其流量系数α准确,适用风量范围宽泛,测量精准。表1为本发明风量测量装置测量得到的试验数据,当比例系数K=0.53,修正系数Q=-12时,皮托管安装在风道中,不同风阀开度和压差时,测量风量值与实际风量的偏差都在±5%之内,满足测量要求。表明本发明提供的风量测量装置测量精准,适用范围大。
表1本发明的风量测量装置试验数据
Figure BDA0002371384570000061
Figure BDA0002371384570000071
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (12)

1.一种风量测量装置,其特征在于,包括全压管和静压管;所述全压管、静压管相互平行,并能固定在进风管道或箱体内;所述全压管上至少设置有两个全压测孔;所述静压管上至少设置有两个静压测孔;所述全压测孔、静压测孔分别正对气流和背对气流。
2.根据权利要求1所述的风量测量装置,其特征在于,所述全压测孔的直径为2mm,相邻两个全压测孔的距离为54mm。
3.根据权利要求1所述的风量测量装置,其特征在于,所述静压测孔的直径为1.6mm,相邻两个静压测孔的距离为54mm。
4.根据权利要求1所述的风量测量装置,其特征在于,所述全压管、静压管的内径均为5mm。
5.根据权利要求1所述的风量测量装置,其特征在于,所述全压管、静压管的材质均为B10、铝、不锈钢或紫铜。
6.根据权利要求1所述的风量测量装置,其特征在于,所述全压管、静压管垂直于所述进风管道或箱体的侧壁。
7.根据权利要求1-6任一所述的风量测量装置,其特征在于,所述风量测量装置还包括固定支架;所述固定支架支撑所述全压管、静压管。
8.根据权利要求7所述的风量测量装置,其特征在于,所述固定支架上开设有安装孔,所述固定支架能通过螺钉与进风管道或箱体连接。
9.根据权利要求7所述的风量测量装置,其特征在于,所述固定支架包括尾部支架和中部支架,所述尾部支架、中部支架分别支撑所述全压管、静压管的尾部和中部;所述尾部支架与中部支架相互分离。
10.根据权利要求9所述的风量测量装置,其特征在于,所述尾部支架与所述全压管、静压管的尾部铆接,并通过铆钉对所述全压管、静压管密封。
11.根据权利要求9所述的风量测量装置,其特征在于,所述中部支架与所述全压管、静压管套接。
12.根据权利要求1所述的风量测量装置,其特征在于,所述全压管、静压管的头部为L型并与测试软管连接。
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