一种二维流速测量装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种二维流速测量装置，尤其是涉及一种可采集烟道中二维旋流的方向与流速的二维流速测量装置。包括：二维流速采样头，其上设置有一个总压孔、两个方向孔和一个烟温孔；采样管，其内置不锈钢管路、温度探头和高精度倾角传感器，外部设置有标记线；控制部分，由主机、外罩、旋转机构和水平仪构成。因此，本实用新型可测量二维旋流场中任一点处的气流方向与流速，能更准确地进行静压采集旋转角度测量。
【专利说明】一种二维流速测量装置
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种二维流速测量装置，尤其是涉及一种可采集烟道中二维旋流 的方向与流速的二维流速测量装置。
【背景技术】
[0002] 目前，国内外关于气体流速测量的产品种类较多，特别是烟道中的气体流速测量， 多数仪器基于皮托管测速原理，使用的皮托管类型最常见的有L型皮托管、带半圆形头部 标准皮托管、带锥形头部皮托管、S型皮托管等，这类型皮托管的共同缺点在于对气流方向 不敏感，导致测量误差。
[0003] 根据上述普通皮托管测量在运用上的缺陷，出现了 3孔式二维流速测量理论，所 述理论表明可以通过两个方向孔准确判断二维流场中任一点的流速方向，并通过旋转采样 管，使得总压孔正对气流方向，从而准确测量二维气体流速与方向。
[0004] 现有的二维流速采样头都采用探针或球形（或普通圆柱形）探头的方式。其中探 针体积小，标准探针的直径为2. 5毫米，使得采样孔容易堵塞，不适用于烟道流速测量；球 型（或普通圆柱形）探头虽然避免了上述问题，但皮托管测速原理在实际运用过程中需要 采集静压大小，用于换算流体实际密度，而这类探头会由于皮托管头部气流绕流使得后方 静压降低，从而使静压测量准确性无法保证，导致流速测量上的误差。 实用新型内容
[0005] 本实用新型主要是解决现有技术中存在的采样孔容易堵塞以及流速测量装置存 在误差的问题，提供一种能防止采样孔堵塞并且测量准确性高的二维流速测量装置。
[0006] 本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：
[0007] 一种二维流速测量装置，其特征在于包括：二维流速采样头，其上设置有一个总压 孔、两个方向孔和一个烟温孔；采样管，其内置不锈钢管路、温度探头和高精度倾角传感器， 外部设置有标记线；控制部分，由主机、外罩、旋转机构和水平仪构成。
[0008] 在上述二维流速测量装置中，所述总压孔及两个方向孔优选分别处于三个不同平 面上，其中两个方向孔所处平面与总压孔所处平面对称，且两个方向孔所处平面的夹角为 83。
[0009] 在上述的二维流速测量装置中，所述的总压孔与方向孔的轴线方向夹角度数优选 为45至50度。
[0010] 在上述的二维流速测量装置中，所述旋转机构上优选设置一角度盘，且在在旋转 采样管时，所述旋转机构能使控制盒部分处于相对于水平仪呈静止状态。
[0011] 在上述的任一二维流速测量装置中，所述的高精度倾角传感器的测量范围为-90 度至+90度。
【专利附图】
【附图说明】
[0012] 图1是本实用新型二维流速采样头的立体分解图。
[0013] 图2为本实用新型二维流速测量装置整机三视图。
[0014] 图中，流速采样头1、采样管2、锁紧帽3、外罩4、手柄5、水平仪6、方向指针7、旋转 机构8、配重钩9、适配器接口 10。
【具体实施方式】
[0015] 图1所示二维流速采样头1上设置有一个总压孔和两个方向孔，所述总压孔与方 向孔的轴线方向夹角最佳为45度，一般为45度-50度。根据流体绕流圆柱体压力分布计 算公式，可以计算得到当方向孔与总压孔的轴线方向呈45度时，方向孔对流体方向的敏感 度是最高的，即流体方向变化量相同时，两个方向孔之间的压力变化率是最大的，这样可以 更有效的利用压力传感器检测流体方向。
[0016] 在图1的实施例中，两个方向孔所处平面的夹角为83°，这是为了抵消采样头在 烟道中对静压测量的影响。在静压测量过程中，皮托管头部绕流会导致采样头后方静压减 小，而皮托管立杆滞流会导致采样头前方静压增大，因此经过试验与计算，当方向孔所处平 面夹角为83°时，旋转采样管使得总压孔轴线方向与气流方向垂直，此时总压孔处的压力 与真实静压之间的误差是最小的，从而让这种设计保证流速测量的准确性。
[0017] 如图2所示，在仪器工作过程中，控制盒将始终处于与水平面垂直的状态（可将配 重锤置于配重钩一9上），旋转手柄使标记线11、方向指针7和角度盘零度位置在同一直线 上，并根据水平仪6调整采样管至水平位置后插入烟道内，此时再次旋转采样管使得总压 孔正对理论气流方向，并记录当前倾角传感器的输出值作为此次测量的零点Gtl。完成上述 操作后，将采样管旋转90度，此时总压孔所承受的压力即为烟气绝对压力Ps，控制盒内部内 置一表压传感器和一大气压传感器，分别测量得到大气压Pbm与烟道静压Pg，通过公式三可 计算得到烟气绝对压力Ps。在仪器记录烟气绝对压力Ps的同时，将通过流速采样头上烟温 传感器测量烟温Ts，并通过公式二计算得到烟气的工况密度Ps。上述过程结束后，将采样 管旋转向初始位置缓慢旋转，观察控制盒上显示的两个方向孔之间的差压（偏航空压），当 此压力接近OPa时停止旋转采样管，此时总压孔正对实际气流方向，记录此时的流压ΛP和 倾角传感器的输出值Θi，即可根据公式一计算得出此时的流速V，气流方向通过实际气流 方向与理论方向之间的夹角（ΘrΘJ给出。具体公式如下：
[0018]
【权利要求】
1. 一种二维流速测量装置，其特征在于包括：二维流速采样头，其上设置有一个总压 孔、两个方向孔和一个烟温孔；采样管，其内置不锈钢管路、温度探头和高精度倾角传感器， 外部设置有标记线；控制部分，由主机、外罩、旋转机构和水平仪构成。
2. 根据权利要求1所述的二维流速测量装置，其特征在于，所述总压孔及两个方向孔 分别处于三个不同平面上，其中两个方向孔所处平面与总压孔所处平面对称，且两个方向 孔所处平面的夹角为83°。
3. 根据权利要求2所述的二维流速测量装置，其特征在于，所述的总压孔与方向孔的 轴线方向夹角度数为45度至50度。
4. 根据权利要求3所述的二维流速测量装置，其特征在于，所述旋转机构上设置一角 度盘，且在在旋转采样管时，所述旋转机构能使控制盒部分处于相对于水平仪呈静止状态。
5. 根据权利要求1或4任意一项所述的二维流速测量装置，其特征在于，所述的高精度 倾角传感器的测量范围为-90度至+90度。
【文档编号】G01P13/02GK204255976SQ201420522348
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年9月12日 优先权日:2014年6月4日
【发明者】李虹杰, 张培生, 李恺骅 申请人:武汉市天虹仪表有限责任公司