专利名称：标准流量式微风速标定装置及标定方法
技术领域：
本发明涉及一种标准流量式微风速标定装置及标定方法，用于对测试仪器的标定和校正， 特别用于标定低风速的风速计。
背景技术：
热线风速计出厂时必须进行准确标定，在工作一定时间后需进行校正。但对低风速(V< 3m/s)的标定是很困难的。目前行业中较为普遍采用的风速计标定方法有两种 一种是将风 速计在静止的空气中等速运动的方法进行标定，此方法结构复杂，特别是易扰动静止的空气， 影响标定精度；另一种是相对标定法，即用皮托管压差计法进行标定，根据皮托管压差计读 数，计算出入风管内的风速大小，该方法的具体结构是将皮托管一端插入被测的风管内， 另一端与压差计相连。问题在于 一是皮托管需进行标定，它本身存在一定误差，所以对风 速计的标定、校正精度有很大影响；二是风速改变时，引起风管内速度场不稳定，标定精度 受到影响；三是不易实现在3m/s以下的低风速进行标定、校正。如何实现热线风速计的低风 速标定、校正，提高标定的精确度和准确度，是技术领域需要迫切解决的课题。
发明内容
本发明的目的是提供一种操作方便、精度高、稳定性强、调速平稳、移动方便且能进行 低风速标定的标准流量式微风速标定装置，克服了现有标定装置操作复杂，精度低、移动不 便且不能进行低风速标定的弊端。
本发明的思路是①根据质量守恒定律，由标准流量求出标准风道的标准平均风速，再 由流体在管道内流动分布的特点，经理论计算得出管道轴心风速作为标准点风速。②采用渐 扩整流段，使标准风量转变为微风速，保证气流均匀和稳定，实现微风速(0.2 2.5m/s)的 标定。③进风口采用标准流量管，将它装在标准流量测试段的进风端口部，利用标准流量管 测量风量，当气体进入管道时，经过渐縮的进口流量管的曲面而逐步加速，此时静压降低， 可以根据这个压差的变化计算出进口空气的流量。④采用负压式引入空气，并通过静压箱连 接标准风道和风机，能保证标准风道内压力场和速度场的稳定，有利于克服风机变频时引起 的不稳定影响，有利于提高标定精度。⑤采用变频调速，有助于提高标定装置试验风速的调 整范围，它能够根据需要实现较宽范围的频率调节，从而调整风道内风速在一定范围内，由于频率控制的稳定性，明显縮短了测试时间，提高了自动化检测水平。
标准流量式微风速标定装置，其特征在于进风口端为一标准流量管，它与渐扩整流风 管连接，渐扩整流风管与标准风道连接，标准风道与静压箱通过法兰连接；静压箱与离心风 机吸入口通过软管相连接，变频器通过电线与离心风机电机相连接；标准流量管上开有静压 采集孔，静压采集孔通过橡皮管与微压差计连接，标准风道上设有风速计测孔。 标准流量式微风速标定装置整体搁置在一底部连接有滚轮的推车上。
标准流量式微风速标定装置的标定方法，将管道轴心风速作为标准点风速，根据质量守 恒定律，由标准流量求出标准风道的标准平均风速，再由流体在管道内流动分布的特点，经 理论计算得出管道轴心风速作为标准点风速。
所述的标准点风速的计算方法为
(1)由已知标准流量管的流量系数a与雷诺数Re的对应数据，通过曲线拟合得到流量系 数与雷诺数的关系式-
a = 0.69 Re謹3366 Re《20000
a = 0.81ReQQ17553 Re > 20000
其中，根据《工业通风机用标准化风道进行性能试验》GB/T 1236—2000可知
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式中p——空气密度，Kg/m3，在考虑空气温度，空气湿度和大气压力的情况下计算得 到；
d——标准流量管喉径，d=50mm; AP—静压差，Pa， <formula>formula see original document page 5</formula>其中^。为微腿计读
数(Pa)，其系数为重力加速度修正系数； f——空气温度'C。
(2)根据质量守恒定律得出，标准风道的标准平均风速与标准流量的关系式为
<formula>formula see original document page 5</formula>
式中"——标准风道测试段管径，D=200mn^(3)根据流体力学经验计算公式得出，标准风道的标准点风速(轴心风速)与标准平均 风速的关系式为[1.661g(Re) + l] 2[1.661g(Re)]2
本发明采用标准流量管测量空气流量，使气流均匀，可节省流量测试段的长度；采用微 压差计进行压差测量，具有测量数据准确、精度高的特点；标准风道采用负压式引入空气， 并与静压箱相连，使气流稳定，有利于提高标定精度；根据质量守恒定律，由标准流量求标 准平均风速，再求出标准点风速；采用渐扩整流段，使标准风量转变为微风速，保证气流均 匀和稳定，实现微风速(0.2 2.5m/s)的标定；整个装置载于一推车上，可方便移动。
图1为本发明标准流量式微风速标定装置整体结构示意图。
1.离心风机，2.变频器，3.软管，4.静压箱，5.标准风道，6.风速计测孔，7.标 准流量管，8.静压采集孔，9.橡皮管，10.微压差计，11.渐扩整流风管，12.推车。
具体实施例方式
标准流量式微风速标定装置，如图l所示。进风口端为一标准流量管7，它与渐扩整流风 管11连接，渐扩整流风管与标准风道5连接，标准风道5与静压箱4通过法兰连接；静压箱 4与离心风机1吸入口通过软管3相连接，变频器2通过电线与离心风机1电机相连接；标准 流量管上开有静压采集孔8，静压采集孔通过橡皮管9与微压差计10连接，标准风道上设有 风速计测孔6。变频器控制电机转速，调节风机的风量；标准风道采用负压式引入空气。标准 流量式微风速标定装置整体搁置在一底部连接有滚轮的推车12上。
根据质量守恒定律，由标准流量求出标准风道5的标准平均风速，再由流体在管道内流 动分布的特点，经理论计算得出管道轴心风速作为标准点风速；采用渐扩整流段ll，使标准 风量转变为微风速，保证气流均匀和稳定，实现微风速(0.2 2.5m/s)的标定。
其标定流程为用橡皮管9将标准流量管7的静压采集孔8和微压差计10的负压孔连通， 并将热线风速计插入到标准风道5的风速计测孔6，然后分别电路连通变频器2和离心风机1 。 首先读取标准风道中Om/s风速时微压差计的定点压差值，将其输入到自行开发的计算程序中。启动系统，通过变频器2改变离心风机1的频率，系统稳定后，读取离心风机l频率、风速 计实测风速、微压差计10读数以及大气压力、空气温度和湿度值，将这些数值输入到自行开
发的计算程序中。然后改变风机频率进行多工况标定，并将每次所读数据输入计算程序中。 最后通过自行开发的计算程序处理，得到不同风机频率下的标准点风速(标准风道轴心风速)
以及风速计实测风速的误差和风速计校正系数K0。
权利要求
1.一种标准流量式微风速标定装置，其特征在于进风口端为一标准流量管，它与渐扩整流风管连接，渐扩整流风管与标准风道连接，标准风道与静压箱通过法兰连接，静压箱与离心风机吸入口通过软管相连接，变频器通过电线与离心风机电机相连接，标准流量管上开有静压采集孔，静压采集孔通过橡皮管与微压差计连接，标准风道上设有风速计测孔。
2. 根据权利要求l所述的标准流量式微风速标定装置，其特征在于标准流量式微风速标定 装置整体搁置在一底部连接有滚轮的推车上。
3. 标准流量式微风速标定装置的标定方法，将管道轴心风速作为标准点风速，其特征在于 根据质量守恒定律，由标准流量求出标准风道的标准平均风速，再由流体在管道内流动分 布的特点，经理论计算得出管道轴心风速作为标准点风速。
4. 根据权利要求3所述的标准流量式微风速标定装置的标定方法，其特征在于所述的标准 点风速的计算方法为(1)由已知标准流量管的流量系数a与雷诺数Re的对应数据，通过曲线拟合得到流量系数 与雷诺数的关系式a = 0.69Re"u川的 Re《20000a = 0.8 lRe0 017553 Re > 20000其中，根据《工业通风机用标准化风道进行性能试验》GB/T 1236—2000可知<formula>formula see original document page 2</formula>(17.1 + 0.048 f)l 0-6式中y9——空气密度，Kg/m3，在考虑空气温度，空气湿度和大气压力的情况下计算得到；d——标准流量管喉径，d=50mm; AP—静压差，Pa，f薩5[l-0.，卿《。，其中^为薩差计读数(Pa)，其系数为重力加速度修正系数；f——空气温度t。(2)根据质量守恒定律得出，标准风道5的标准平均风速与标准流量的关系式为<formula>formula see original document page 3</formula>式中o——标准风道测试段管径，D=200mm。(3)根据流体力学经验计算公式得出，标准风道5的标准点风速(轴心风速)与标准平 均风速的关系式为<formula>formula see original document page 3</formula>
全文摘要
标准流量式微风速标定装置，其特点是进风口端为一标准流量管，它与渐扩整流风管连接，渐扩整流风管与标准风道连接，标准风道与静压箱连接；静压箱与离心风机吸入口通过软管相连接，变频器通过电线与离心风机电机相连接，标准流量管上开有静压采集孔，静压采集孔通过橡皮管与微压差计连接，标准风道上设有风速计测孔，标准风道与静压箱通过法兰连接，标准风道采用负压式引入空气；整个装置固定在一推车上。根据质量守恒定律，由标准流量求出标准风道的标准平均风速，再由流体在管道内流动分布的特点，经理论计算得出管道轴心风速作为标准点风速。本发明具有操作方便、精度高、稳定性强、调速平稳、移动方便等优点。
文档编号G01P21/02GK101303367SQ20081004041
公开日2008年11月12日 申请日期2008年7月9日 优先权日2008年7月9日
发明者浩 李, 非 王, 路建岭, 邹志军 申请人:上海理工大学