CN101893164B - 一种多支路小流量分配方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多支路小流量分配方法，采用压力均匀分布进行多支路流量分配，步骤包括：限流环内径初步计算、限流环加工、通风管路加工、安装限流环、测试点分布、供风测试、调整限流环、确定限流环，其特征是：仅对总管路流量进行测量，统一调整各支路限流环的尺寸，使系统管路压力分布均匀，从而达到多支路小流量分配的要求。本发明降低了多支路小流量分配的试验成本，简化了测试方法，提高了试验结果的可信度。

Description

一种多支路小流量分配方法

技术领域

本发明属于通风、供风技术，涉及多支路小流量分配。

背景技术

在进行飞机座舱通风、航电设备通风、大飞机乘员供氧、高原铁路客车乘员供氧、客车空调供风时，均需要进行流量分配。流量分配的目的是让各通风支路的流量达到实际需要或设计要求。

传统的流量分配方法是根据流量连续性原理，通过叠代法调节系统各通风支路限流环结构参数，这种方法每一支路都需要用流量计或压力传感器来测定各支路的流量或流阻，并且各支路的限流环要逐一进行调节，有时还会进行多次反复。所以对于多支路流量分配，如果采用这种方法，不但成本高、周期长，而且流量分配误差大、结果难以评判。

例如在某型飞机乘员供氧流量分配试验中，最多要进行75路乘员供氧试验。如果采用传统的方法进行流量分配，各支路的流量测量有两种方法：一种是采用流量计对各支路流量进行测量；一种是采用流阻计算法，即先对支路限流环进行流阻特性试验，然后根据流阻曲线方程计算出每一支路的流量。

某型飞机的供氧管路很长，但要求每个乘员吸入的氧气流量基本相同。飞机上供氧面罩要定期清洁、消毒，所以必须具有互换性，也就是所有面罩插头的限流孔尺寸是相同的。面罩的实际流阻很小，面罩插头的限流孔尺寸未知，需要试验来确定。试验中发现，同一规格的面罩插头，其流阻特性差别很大，经分析测量，是限流孔加工误差造成。所以，特定限流孔面罩插头的流阻曲线方程不能通用，也就是每个面罩插头都要进行流阻特性试验，这样，第二种测量方法将使试验周期变得非常漫长。如果采用第一种测量方法，不但试验成本高，试验结果将无法分析，因为各支路的流量差异不知是压力分布不均匀造成还是限流孔和流量计本身的误差所造成。

为了克服传统流量分配方法的缺陷，减少测量设备带来的成本和误差，本发明采用压力均匀分布进行多支路流量分配，因为对于不同节流装置,只要这些装置是几何相似、并且在相同雷诺数的条件下，则流出系数的值是相同的（参见GB2624-93），而雷诺数相同的条件就是供氧管路内压力相同，各支路出口等压差。假设同一型号的面罩插头限流孔完全相同，只要供氧管路内压力分布均匀，则各支路出口流量就应该相同（至于限流孔的加工误差，只能靠改变加工工艺来消除）。

这样，仅对总管路流量进行测量，统一调整各支路限流环的尺寸，使系统管路压力分布均匀，从而达到多支路流量分配的要求。

发明内容

本发明的目的是：针对多支路小流量分配，简化测试，节约成本，减少误差。

本发明的技术方案是:一种多支路小流量分配方法，采用压力均匀分布进行多支路流量分配，步骤包括：限流环内径初步计算、限流环加工、通风管路加工、安装限流环、测试点分布、供风测试、调整限流环、确定限流环，其特征是：仅对总管路流量进行测量，统一调整各支路限流环的尺寸，使系统管路压力分布均匀，从而达到多支路小流量分配的要求，

具体步骤包括：

1）限流环内径初步计算：

根据临界流方程：

推导出常温下以空气为流体介质的公式：

$d=19.22\sqrt{\frac{q_m}{{\mathrm{CC}}_{*}p}}$

式中：d——限流环内径，mm

q_m——通风支路所需质量流量，kg/s

C——流量系数（C的初始值设定为1）

C_*——临界流函数（根据工况温度和压力查临界流函数表）

p——管路内绝对压力，Pa

2）限流环加工：按照限流环的计算尺寸及上下浮动约1/5后的尺寸加工3～5组限流环；

3）通风管路加工：按照实际应用加工通风总管路，通风总管路内径不得小于最大限流环尺寸的5倍；

4）安装限流环：将尺寸最大的一组限流环安装在各通风支路的出口，安装方式以不漏气为原则，采用卡套安装；

5）测试点分布：流量测量点设置在总管路入口处；压力测量点设置在总管路入口（其处压力为p₁）和支路末端(其处压力为p₂）；

6）供风测试：向系统管路供风，通过流量计和压力传感器，测量各测试点的流量和压力，并通过计算机数据采集系统显示、记录各测试点的数值；调整供风流量为各通风支路流量的总和，观察各压力测量点的压力值，如果压力分布均匀即可结束测试；

7）调整限流环：如果压力分布不均匀，则更换内径较小的一组限流环再进行第6步操作，直到压力分布均匀为止；

8）确定限流环：在供风测试中，使管路压力均匀分布的一组限流环即为系统各通风支路的最终限流环，将该组限流环固定安装在各通风支路的出口。

本发明具有的优点和有益效果是：本发明采用压力均匀分布进行多支路流量分配，降低了试验成本，简化了测试方法，提高了试验结果的可信度。

附图说明

图1为多支路小流量分配示意图；

图2为75路乘员供氧流量分配原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作详细描述。

本发明应用范围：进行多支路微小流量的测量，多支路小流分配试验，前提是管路压力分布均匀。

例如：某型飞机乘员供氧流量分配试验方法，采用压力均匀分布进行多支路流量分配，其步骤：

1）限流环内径初步计算：

已知条件：各支路供氧量要求4.7l/min，4.7l/min=0.34kg/h；

各支路供氧量为4.7l/min时，管路压力在260kPa～370kPa范围，因限流环是从大到小调节，管路压力会从低到高。所以计算时管路压力用260kPa。

$d=19.22\sqrt{\frac{q_m}{{\mathrm{CC}}_{*}p}}$

$=19.22\sqrt{\frac{\frac{0.34}{3600}}{1\×0.68585\×260000}}=0.442\mathrm{mm}$

2）限流环加工：按照限流环的计算尺寸上下浮动后加工3组面罩插头，限流孔内径分别为Φ0.6、Φ0.5、Φ0.4；

3）通风管路加工：按照飞机上实际管路加工试验管路，总管路内径Φ8，满足大于最大限流环尺寸5倍的要求；

4）安装限流环：将Φ0.6限流孔面罩插头安装在各通风支路的出口；

5）测试点分布：测试点的分布见图2，流量测量点设置在总管路入口处；压力测量点设置在总管路入口（其处压力为p₁）和支路末端(其处压力分别为p₂、p₃、p₄、p₅）。

6）供风测试：从气源向系统管路供风，通过流量计和压力传感器，测量各测试点的流量和压力，并通过计算机数据采集系统显示、记录各测试点的数值。调整供风流量为0.34×75=25.463kg/h，观察各测压点的压力值；

7）调整限流环：更换Φ0.5限流孔面罩插头和Φ0.4限流孔面罩插头，重复第6步试验；

8）确定限流环：分析三种规格限流孔面罩插头的试验数据，确定Φ0.4限流孔面罩插头为某型飞机乘员供氧系统所用面罩插头。

Claims (1)

1.一种多支路小流量分配方法，采用压力均匀分布进行多支路流量分配，步骤包括：限流环内径初步计算、限流环加工、通风管路加工、安装限流环、测试点分布、供风测试、调整限流环、确定限流环，其特征是：仅对总管路流量进行测量，统一调整各支路限流环的尺寸，使系统管路压力分布均匀，从而达到多支路小流量分配的要求，

具体步骤包括：

1）限流环内径初步计算：

根据临界流方程：

推导出常温下以空气为流体介质的公式：

$d=19.22\sqrt{\frac{q_m}{{\mathrm{CC}}_{*p}}}$

式中：d——限流环内径，mm

q_m——通风支路所需质量流量，kg/s

C——流量系数（C的初始值设定为1）

C_*——临界流函数（根据工况温度和压力查临界流函数表）

p——管路内绝对压力，Pa

2）限流环加工：按照限流环的计算尺寸及上下浮动约1/5后的尺寸加工3组限流环；

3）通风管路加工：按照实际应用加工通风总管路，通风总管路内径不得小于最大限流环尺寸的5倍；

4）安装限流环：将尺寸最大的一组限流环安装在各通风支路的出口，安装方式以不漏气为原则，采用卡套安装；

5）测试点分布：流量测量点设置在总管路入口处；压力测量点设置在总管路入口和支路末端；

6）供风测试：向系统管路供风，通过流量计和压力传感器，测量各测试点的流量和压力，并通过计算机数据采集系统显示、记录各测试点的数值；调整供风流量为各通风支路流量的总和，观察各测压点的压力值，如果压力分布均匀即可结束测试；

7）调整限流环：如果压力分布不均匀，则更换内径较小的一组限流环再进行第6步操作，直到压力分布均匀为止；

8）确定限流环：在供风测试中，使管路压力均匀分布的一组限流环即为系统各通风支路的最终限流环，将该组限流环固定安装在各通风支路的出口。

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