CN102353410B - 一种利用示踪气体测量风道风量的方法及装置 - Google Patents
一种利用示踪气体测量风道风量的方法及装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102353410B CN102353410B CN 201110175632 CN201110175632A CN102353410B CN 102353410 B CN102353410 B CN 102353410B CN 201110175632 CN201110175632 CN 201110175632 CN 201110175632 A CN201110175632 A CN 201110175632A CN 102353410 B CN102353410 B CN 102353410B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- sensor
- gas
- air channel
- air
- sensing device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 75
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 69
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000000700 radioactive tracer Substances 0.000 claims description 99
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 25
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 22
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims description 18
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 11
- FFBHFFJDDLITSX-UHFFFAOYSA-N benzyl N-[2-hydroxy-4-(3-oxomorpholin-4-yl)phenyl]carbamate Chemical compound OC1=C(NC(=O)OCC2=CC=CC=C2)C=CC(=C1)N1CCOCC1=O FFBHFFJDDLITSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 4
- 239000012530 fluid Substances 0.000 abstract description 2
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 abstract description 2
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 abstract 1
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 description 10
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 8
- 238000011160 research Methods 0.000 description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 4
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 3
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 3
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 2
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000010009 beating Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000008676 import Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 238000005399 mechanical ventilation Methods 0.000 description 1
- 230000000541 pulsatile effect Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 230000009897 systematic effect Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Measuring Volume Flow (AREA)
Abstract
一种利用示踪气体测量风道风量的方法及装置,属于流体流量测量的技术领域。该装置由数据处理系统、示踪气体源、减压阀、流量计、第一气体浓度传感装置、第二气体浓度传感装置和活接释放管构成;所述的活接释放管有三种类型,可依据流量计出口压力的不同进行选择。该测量方法不但不受风道内风速分布与风速脉动的影响,而且有效利用了风道中的扰动部件,同时采用了多种类型的活接释放管,从而确保了示踪气体与空气在短距离内充分混合。本发明具有测量精度高、适用范围广的优点,可用于直风道、带有扰动部件的风道、带回风系统的风道等多种场合的测量,具有很高的实用价值。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用示踪气体测量风道风量的方法及装置,属于流体流量测量的技术领域,特别适用于暖通空调领域中风道风量的测量,通过对示踪气体的参数测量达到空调系统的风道内的风量测量的目的。
背景技术
空气是空调系统的热湿载体,这使得风量成为暖通空调领域中重要的指标参数。采用机械通风或自然通风时,通风量是评价通风效果的重要指标。采用空调系统运行时,空调系统的风量也是计算空调系统能耗的重要参数之一。此外,无论是空调系统投入运行时的初调节,还是空调系统的节能诊断,风量的测量都是测试过程中的基础工作之一。通常情况下,风道(包括通风管道、通风竖井等)是进行风量测量的主要场所。因此,风道风量的测量方法及其系统的研究与开发也显得尤为重要。
在工程实践中,常用的测量风道风量的方法是截面平均风速法,测量仪器有两种——风速仪和皮托管。这些方法的基本原理都是通过多点测量风道截面的平均风速,进而计算出风道风量。截面风速分布的不均匀性以及同一点风速的脉动变化,使得测点的布置和读数人员的主观反应都会对上述两种测量方法的结果产生超出工程允许范围的误差。
示踪气体测量方法作为一种非常规的流量测量方法,在自然通风等领域的风量测量中已经得到广泛应用。现有的利用示踪气体测量风道风量的方法是基于如下公式所述原理进行的(参见:朱能,田哲,王侃红.示踪气体跟踪测量方法在空调通风上的应用[J].暖通空调,1999,29(2):58-62):
其中:
Q——风道风量,m3/s;
S——示踪气体源的释放强度,m3/s;
c1——风道中示踪气体释放点前测得的浓度,m3/m3;
c2——风道中释放点后均匀混合后测得的浓度,m3/m3。
上述原理是由附图1所述装置实现风道风量测量的。该装置由数据处理系统2、示踪气体源3、减压阀4、流量计5以及测量释放点前、后浓度的两个传感器构成,各部分间通过信号线或者气体连接管构成一个整体。测量时,示踪气体源3释放出示踪气体,经减压阀4流至流量计5,测得释放强度后流至待测风道1中,经过一段距离之后示踪气体与风道内空气已充分混合;两个传感器分别置于释放点的上游和下游,测得该点的示踪气体浓度;流量计5、释放点前后的传感器将测得的数据传入数据处理系统2中,经过计算处理,实现对风道风量的测量。
以此为基础,在近期对该测量方法进行的进一步研究(参见:蒋选,邵晓亮,李先庭.利用示踪气体测量风道中风量的研究[J].广州大学学报,2010,9(6):27-31)中,研究人员对一些影响测量的因素进行了初步研究,并提出了通过对风量求均值的方法提高测量稳定性,并消除误差,基于如下公式:
其中:
Q——风道风量,m3/s;
t——测量时间,s;
m——对风量取平均的时间步长数,一般取10;
i=1、2、3、…、(m-1);
Δτ——传感器的采样间隔,s;
S——示踪气体源的释放强度,m3/s;
c1——风道中示踪气体释放点前测得的浓度,m3/m3;
c2——风道中释放点后均匀混合后测得的浓度,m3/m3。
这些背景研究说明了利用示踪气体测量风道风量的方法建立在一种与风道内的流速分布无关的测量原理的基础之上,据此开发的测量装置能克服现有测量方法的缺点与不足。在利用示踪气体测量风道风量的方法的原理中,实现测量并保证测量结果的准确性依赖于释放系统和测量系统得到数据的准确性。直接将依据现有技术所开发的装置应用于暖通空调领域风道风量的测量中,还存在一些特殊问题。其具体表现在:
1)现有技术使用的传感器体积较大,不便安装,使其在工程应用受到很大限制;同时,示踪气体的浓度测量需要实时进行,现有技术使用的传感器有较为严重的滞后,对测量带来较为不利的影响;
2)现有技术对于释放点后的传感器的布置点与释放点之间的距离(定义为掺混长度)及其影响因素仅进行了定性研究,还需要进一步的定量研究;
3)工程实践中,测量直风道风量时,如何缩短掺混长度还需要一些可行的措施;此外,当风道中存在弯风道、风阀、风机等扰动部件时,现有技术对如何确保测量的准确还缺乏研究;
4)实际的空调通风系统多是带回风运行的系统,需要克服测试过程中回风导致的示踪气体浓度不稳定而产生的不利影响;现有技术没有对其在实际系统中的可行性进行分析,还需要进一步的分析。
由此可见,虽然利用示踪气体测量风道风量的方法在原理上具有测量方便结果精确的优点,然而相关研究的不足和带回风系统的适用性问题仍是制约该测量方法推广应用的重要原因。因此,迫切需要从原理和应用上继续改进和完善该测量方法,并在此基础上提出可实际应用的系统。
发明内容
针对上述现有技术的不足,本发明的目的是提供一种利用示踪气体测量风道风量的方法,并根据该方法开发出一种利用示踪气体测量风道风量的装置。本发明提供的测量方法针对不同的应用场合,提出了相应的切实可用的测量步骤,有效地拓展了该测量方法及测量装置的应用范围;本发明提供的测量装置,实现了示踪气体释放后在尽可能短的下游能够充分混合,并克服了现有技术在传感器的布置及测量方面的问题,并具有很高的实用价值。
本发明的目的通过如下的技术方案实现:
一种利用示踪气体测量直风道风量的方法,其特征在于:该方法包括如下测量步骤:
1)在待测风道入口设置第一气体浓度传感装置,测得风道入口处示踪气体浓度,并将数据信号传至数据处理系统中;其中,第一气体浓度传感装置置于距示踪气体释放点大于或等于1倍风道的水力半径R的位置;
2)打开示踪气体源释放出高压示踪气体,经减压阀降压后进入流量计中测得示踪气体释放强度,之后将示踪气体注入待测风道中,与风道中的空气掺混,并将测得的释放强度的数据信号传入数据处理系统中;
3)在待测风道示踪气体释放点下游设置第二气体浓度传感装置,测得释放点下游示踪气体浓度,并将该数据信号传至数据处理系统中;其中,第二气体浓度传感装置与示踪气体释放点的距离大于或等于掺混长度L0,掺混长度L0用如下公式估计:
其中:
L0——掺混长度,m;
k——常系数,k≥0;
R——风道的水力半径,m;
n——常系数,0.5≤n≤2;
Er——空气湍流扩散系数,Er≈1.6×10-5,m2/s;
4)在数据处理系统中,对获得的示踪气体释放强度、示踪气体浓度计算并通过多点平均的方法进行误差处理,待实时显示的风量值稳定时,即得出第一次测量结果;
5)根据第一次测量结果依据如下公式得到示踪气体的最佳释放强度:
Sopt=Q1·(copt-c1)
其中:
Sopt——最佳释放强度,m3/s;
Q1——第一次测得的风道风量,m3/s;
copt——示踪气体传感器误差最小时的测量范围,m3/m3;
c1——风道中释放点前测得的浓度,m3/m3;
6)以最佳释放速强度释放示踪气体,重复上述的测量步骤1)至4),得到的测量结果为风道的风量值。
一种利用示踪气体测量带有扰动部件的风道风量的方法,其特征在于:该方法包括如下测量步骤:
1)在待测风道入口设置第一气体浓度传感装置,测得风道入口处示踪气体浓度,并将数据信号输入数据处理系统中;其中,第一气体浓度传感装置置于待测风道的扰动部件的上游,距示踪气体释放点的距离大于或等于1倍风道的水力半径R;当存在多个扰动部件时,第一气体浓度传感装置置于第一个扰动部件的上游;
2)打开示踪气体源释放出高压示踪气体,经减压阀降压后进入流量计中测得示踪气体释放强度,之后将示踪气体注入待测风道中,并将测得的释放强度的数据信号传入数据处理系统中;
3)在待测风道示踪气体释放点下游设置第二气体浓度传感装置,测得下游示踪气体浓度,并将该数据信号传至数据处理系统中;第二气体浓度传感装置置于待测风道的扰动部件的下游;当存在多个扰动部件时,第二气体浓度传感装置置于最后一个扰动部件的下游;
4)在数据处理系统中,对获得的示踪气体释放强度、示踪气体浓度计算并通过多点平均的方法进行误差处理,待实时显示的风量值稳定时,即得出第一次测量结果;
5)根据第一次测量结果依据如下公式得到示踪气体的最佳释放强度:
Sopt=Q1·(copt-c1)
其中:
Sopt——最佳释放强度,m3/s;
Q1——第一次测得的风道风量,m3/s;
copt——示踪气体传感器误差最小时的测量范围,m3/m3;
c1——风道中释放点前的上游浓度,m3/m3;
6)以最佳释放速强度释放示踪气体,重复上述的测量步骤1)至4),得到的测量结果为风道的风量值。
一种利用示踪气体测量带回风系统的风道风量的方法,其特征在于:该方法包括如下测量步骤:
1)在测量开始时刻,在待测风道入口处布置第一气体浓度传感装置,之后释放示踪气体脉冲,当第一气体浓度传感装置的读数上升时,记录此时时刻为T,T为带回风系统的回风循环周期;
2)将待测的带回风系统的风道分为直风道或带有扰动部件的风道;
3)对于带回风系统的直风道,在时间T内,按照本发明所提供的一种利用示踪气体测量直风道风量的方法及测量步骤完成测量,并输出测量结果;
4)对于带回风系统的带有扰动部件的风道,在时间T内,则按照本发明所提供的一种利用示踪气体测量带有扰动部件的风道风量的方法及测量步骤完成测量,并输出测量结果。
实现本发明所提供的测量方法的一种利用示踪气体测量风道风量的装置,其特征在于:该装置包括数据处理系统、示踪气体源、减压阀、流量计、第一气体浓度传感装置、第二气体浓度传感装置和活接释放管,所述示踪气体源通过气体连接管和减压阀与流量计连接,所述的活接释放管通过气体连接管与流量计连接,所述第一气体浓度传感装置、第二气体浓度传感装置和流量计分别通过通过信号线与数据处理系统连接;所述的第一气体浓度传感装置由第一传感器吸气管、第一传感器气泵、第一传感器和第一传感器排气管构成;所述的第一传感器吸气管与第一传感器气泵的入口相连接,第一传感器的入口与第一传感器气泵的出口相连接,第一传感器排气管与第一传感器的出口相连接;所述的第二气体浓度传感装置由第二传感器吸气管、第二传感器气泵、第二传感器、第二传感器排气管构成;所述的第二传感器吸气管与第二传感器气泵的入口相连接,第二传感器的入口与第一传感器气泵的出口相连接,第二传感器排气管与第二传感器的出口相连接。
本发明所提供的利用示踪气体测量风道风量的装置,其特征在于:所述的活接释放管采用三种类型,第一种类型为低压有动力释放管,第二种类型为低压无动力释放管,第三种类型为高压释放管。
本发明所提供的利用示踪气体测量风道风量的装置,其特征在于:所述的低压有动力释放管有两种:第一种由第一释放管、微型轴流风机、弯连接管和活接释放头构成;第二种由第二释放管和动力旋流释放头构成;所述的活接释放头包括旋流释放头和散流释放头。
本发明所提供的利用示踪气体测量风道风量的装置,其特征在于:所述的低压有动力释放管由伸缩头外套管和伸缩头内管构成;所述的伸缩头内管表面布满孔眼,且端面带有拉环。
本发明所提供的利用示踪气体测量风道风量的装置,其特征在于:高压释放管由第二释放管和气体喷头构成。
本发明所提供的测量方法及其装置,不但不受风道内风速分布与风速脉动的影响,而且有效利用了风道中的扰动部件,同时采用了多种类型的活接释放管,从而确保了示踪气体与空气在短距离内充分混合,可用于长直风道、存在扰动部件的风道、带回风系统的风道等多种场合的测量,具有测量精确、适用范围广的优点,有很高的实用价值。具体表现在:
1)本发明采用抽气式传感器代替现有技术传感器,采用拟在线测量的方式克服了传感器迟滞带来的测量误差,同时使得传感器的布置和拆卸更加方便快捷;
2)第一传感器与释放点之间间隔长度由风道风速、释放头的气体出口速度决定,第二传感器与释放点之间的间隔长度——掺混长度由二者间的扰动部件、释放头、管径等因素决定,本发明给出了估计直风道中掺混长度的表达;
3)对于直风道,本发明采用活接释放管,使用多点释放或扩散释放的方法,使得示踪气体在释放后即与管道内的空气充分接触,加快了混合过程,缩短了掺混长度;对于弯风道、风阀、风机等加剧空气扰动的部件,本发明提出在这些扰动部件的上游释放,使得扰动部件起搅拌作用,加快混合过程,缩短掺混长度;
4)对于带回风系统,本发明提出采用脉冲法测定循环时间;一般地,一次过程一分钟内即可完成,因此除一些极小的实验室系统外,本发明在绝大多数的实践中均可使用。
附图说明
图1为现有技术——利用示踪气体的测量风道风量的方法的基本原理图。
图2为本发明提出的“一种利用示踪气体测量风道风量的方法及装置”的工作原理图。
图3为本发明提供的活接释放管的第一种类型——一种低压无动力释放管的收缩与伸长时的状态。
图4为本发明提供的活接释放管的第二种类型的第一种形式——一种低压有动力释放管及两种活接释放头。
图5为本发明提供的活接释放管的第二种类型的第二种形式——一种带有动力旋流释放头的低压有动力释放管。
图6为本发明提供的活接释放管的第三种类型——一种释放头为气体喷头的高压释放管。
图1~图6中各部件的名称为:
1-待测风道;2-数据处理系统;3-示踪气体源;4-减压阀;5-流量计;6-活接释放管;7-第一气体浓度传感装置;8-第一传感器吸气管;9-第一传感器气泵;10-第一传感器;11-第一传感器排气管;12-第一气体浓度传感装置;13-第二传感器吸气管;14-第二传感器气泵;15-第二传感器机身;16-第二传感器排气管;17-伸缩头外套管;18-伸缩头内管;19-第一释放管;20-微型轴流风机;21-弯连接管;22-活接释放头;22-1-旋流释放头;22-2-散流释放头;23-第二释放管;24-动力旋流释放头;25-气体喷头。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式、工作原理和工作过程对其在在工程应用中的测量步骤作进一步的说明。
图2是本发明提供的“一种利用示踪气体测量风道风量的方法及装置”的工作原理图,其工作原理与图1所示的现有技术的关键不同之处是:在现有技术的连接于流量计5出口的气体连接管后加装了活接释放管6,通过其缩短掺混长度以扩大应用范围;用第一气体浓度传感装置7和第二气体浓度传感装置12代替了现有技术的传感器,使其布置拆卸简捷便于工程应用,同时消除了传感器的迟滞带来的测量误差。
一种利用示踪气体测量风道风量的装置,该装置包括数据处理系统2、示踪气体源3、减压阀4、流量计5、第一气体浓度传感装置7、第二气体浓度传感装置12和活接释放管6,所述示踪气体源3通过气体连接管和减压阀4与流量计5连接,所述的活接释放管6通过气体连接管与流量计5连接,所述第一气体浓度传感装置7、第二气体浓度传感装置12和流量计5分别通过通过信号线与数据处理系统2连接;所述的第一气体浓度传感装置7由第一传感器吸气管8、第一传感器气泵9、第一传感器10和第一传感器排气管11构成;所述的第一传感器吸气管8与第一传感器气泵9的入口相连接,第一传感器10的入口与第一传感器气泵9的出口相连接,第一传感器排气管11与第一传感器10的出口相连接;所述的第二气体浓度传感装置12由第二传感器吸气管13、第二传感器气泵14、第二传感器15、第二传感器排气管16构成;所述的第二传感器吸气管13与第二传感器气泵14的入口相连接,第二传感器15的入口与第一传感器气泵14的出口相连接,第二传感器排气管16与第二传感器15的出口相连接。
本发明所提供的利用示踪气体测量风道风量的装置中,所述的活接释放管6采用三种类型,第一种类型为低压有动力释放管,第二种类型为低压无动力释放管,第三种类型为高压释放管。
本发明所提供的利用示踪气体测量风道风量的装置中,所述的低压有动力释放管有两种:第一种由第一释放管19、微型轴流风机20、弯连接管21和活接释放头22构成;第二种由第二释放管23和动力旋流释放头24构成;所述的活接释放头包括旋流释放头22-1和散流释放头22-2。图4为本发明提供的活接释放管的第二种类型的第一种形式——一种低压有动力释放管及两种活接释放头。图5为本发明提供的活接释放管的第二种类型的第二种形式——一种带有动力旋流释放头的低压有动力释放管。
本发明所提供的利用示踪气体测量风道风量的装置中,所述的低压有动力释放管由伸缩头外套管17和伸缩头内管18构成;所述的伸缩头内管18表面布满孔眼,且端面带有拉环。图3为本发明提供的活接释放管的第一种类型——一种低压无动力释放管的收缩与伸长时的状态。
本发明所提供的利用示踪气体测量风道风量的装置中,高压释放管由第二释放管23和气体喷头25构成。图6为本发明提供的活接释放管的第三种类型——一种释放头为气体喷头的高压释放管。
需要说明的是,在上述的测量过程中,活接释放管6有不同的选择,其根据实流量计5的出口压力的不同:当出口压力小于P1时,选择低压有动力释放管;当出口压力介于P1与P2之间时,选择低压无动力释放管;当出口压力大于P2时,选择高压释放管;所述的P1的取值范围是20Pa≤P1≤200Pa,所述的P2取值范围是5kPa≤P2≤50kPa。
下面介绍在工程实践中测量的具体流程以及三个典型的实施例如下:
测量前,预先进行如下二步考察:
第一步,考察待测量的系统是否为带回风系统。需要说明的是,带回风系统是指实际运行中以带回风的模式运行的系统,部分设计有回风道但运行中以不带回风模式运行的系统视为非带回风系统。
第二步,考察待测量的风道是否带有扰动部件。扰动部件泛指能增加风道中的空气扰动,加速示踪气体与风道中空气掺混的部件,例如弯风道、风机、风阀等。
根据以上考察结果进行传感器的布置等测量准备工作,并选择本发明提供的对应的测量方法和测量过程之后进入测量过程。
实施例一
本发明用于测量直风道的风量时,测量包括如下步骤:
1)在待测风道1入口设置第一气体浓度传感装置7,测得风道入口处示踪气体浓度,并将数据信号传至数据处理系统中;其中,第一气体浓度传感装置7置于距示踪气体释放点大于或等于1倍风道的水力半径R的位置;
2)打开示踪气体源3释放出高压示踪气体,经减压阀4降压后进入流量计5中测得示踪气体释放强度,之后将示踪气体注入待测风道1中,与风道中的空气掺混,并将测得的释放强度的数据信号传入数据处理系统2中;
3)在待测风道示踪气体释放点下游设置第二气体浓度传感装置12,测得释放点下游示踪气体浓度,并将该数据信号传至数据处理系统2中;其中,第二气体浓度传感装置12与示踪气体释放点的距离大于或等于掺混长度L0,掺混长度L0用如下公式估计:
其中:
L0——掺混长度,m;
k——常系数,k≥0;
R——风道的水力半径,m;
n——常系数,0.5≤n≤2;
Er——空气湍流扩散系数,Er≈1.6×10-5,m2/s;
4)在数据处理系统2中,依据如下公式对获得的示踪气体释放强度、上下游示踪气体浓度计算并进行误差处理,待实时显示的风量值稳定时,即可得出第一次测量结果:
其中:
Q——风道风量,m3/s;
t——测量时间,s;
m——对风量取平均的时间步长数,一般取10;
i=1、2、3、…、(m-1);
Δτ——传感器的采样间隔,s;
S——示踪气体源的释放强度,m3/s;
c1——风道中示踪气体释放点前测得的浓度,m3/m3;
c2——风道中释放点后均匀混合后测得的浓度,m3/m3。
5)根据第一次测量结果依据如下公式得到示踪气体的最佳释放强度:
Sopt=Q1·(copt-c1)
其中:
Sopt——最佳释放强度,m3/s;
Q1——第一次测得的风道风量,m3/s;
copt——示踪气体传感器误差最小时的测量范围,m3/m3;
c1——风道中释放点前测得的浓度,m3/m3;
6)以最佳释放速强度释放示踪气体,重复上述的测量步骤1)至4),得到的测量结果为风道的风量值。
实施例二
本发明用于测量带有扰动部件的风道风量时,测量包括如下步骤:
1)在待测风道1入口设置第一气体浓度传感装置7,测得风道入口处示踪气体浓度,并将数据信号输入数据处理系统2中;其中,第一气体浓度传感装置7置于待测风道的扰动部件的上游,距示踪气体释放点的距离大于或等于1倍风道的水力半径R;当存在多个扰动部件时,第一气体浓度传感装置7置于第一个扰动部件的上游;
2)打开示踪气体源3释放出高压示踪气体,经减压阀4降压后进入流量计5中测得示踪气体释放强度,之后将示踪气体注入待测风道1中,并将测得的释放强度的数据信号传入数据处理系统2中;
3)在待测风道示踪气体释放点下游设置第二气体浓度传感装置12,测得下游示踪气体浓度,并将该数据信号传至数据处理系统2中;第二气体浓度传感装置12置于待测风道的扰动部件的下游;当存在多个扰动部件时,第二气体浓度传感装置12置于最后一个扰动部件的下游;
4)在数据处理系统2中,依据如下公式对获得的示踪气体释放强度、上下游示踪气体浓度计算并进行误差处理,待实时显示的风量值稳定时,即可得出第一次测量结果:
其中:
Q——风道风量,m3/s;
t——测量时间,s;
m——对风量取平均的时间步长数,一般取10;
i=1、2、3、…、(m-1);
Δτ——传感器的采样间隔,s;
S——示踪气体源的释放强度,m3/s;
c1——风道中示踪气体释放点前测得的浓度,m3/m3;
c2——风道中释放点后均匀混合后测得的浓度,m3/m3。
5)根据第一次测量结果依据如下公式得到示踪气体的最佳释放强度:
Sopt=Q1·(copt-c1)
其中:
Sopt——最佳释放强度,m3/s;
Q1——第一次测得的风道风量,m3/s;
copt——示踪气体传感器误差最小时的测量范围,m3/m3;
c1——风道中释放点前测得的浓度,m3/m3;
6)以最佳释放速强度释放示踪气体,重复上述的测量步骤1)至4),得到的测量结果为风道的风量值。
实施例三
本发明用于测量带回风系统的风道风量时,测量包括如下步骤:
1)在测量开始时刻,在待测风道1入口处布置第一气体浓度传感装置7,之后释放示踪气体脉冲,当第一气体浓度传感装置7的读数上升时,记录此时时刻为T,T为带回风系统的回风循环周期;
2)将待测的带回风系统的风道分为直风道或带有扰动部件的风道;
3)对于带回风系统的直风道,在时间T内,按照实施例一所述的本发明用于测量直风道的风量时的测量步骤完成测量,并输出测量结果;
4)对于带回风系统的带有扰动部件的风道,在时间T内,则按照实施例二所述的本发明用于测量带有扰动部件的风道风量时的测量步骤完成测量,并输出测量结果。
无论在哪种实施例下,本发明提供的测量方法及测量装置,不但不受风道内风速分布与风速脉动的影响,而且有效利用了风道中的扰动部件,同时采用了多种类型的活接释放管,从而确保了示踪气体与空气在短距离内充分混合,可用于直风道、存在扰动部件的风道、带回风系统的风道等多种场合的测量,具有测量精确、适用范围广的优点,有很高的实用价值。
Claims (6)
1.一种实现利用示踪气体测量直风道风量方法的装置,该方法包括如下测量步骤:
1)在待测风道入口设置第一气体浓度传感装置,测得风道入口处示踪气体浓度,并将数据信号传至数据处理系统中;其中,第一气体浓度传感装置置于距示踪气体释放点大于或等于1倍风道的水力半径R的位置;
2)打开示踪气体源释放出高压示踪气体,经减压阀降压后进入流量计中测得示踪气体释放强度,之后将示踪气体注入待测风道中,与风道中的空气掺混,并将测得的释放强度的数据信号传入数据处理系统中;
3)在待测风道示踪气体释放点下游设置第二气体浓度传感装置,测得释放点下游示踪气体浓度,并将该数据信号传至数据处理系统中;其中,第二气体浓度传感装置与示踪气体释放点的距离大于或等于掺混长度L0,掺混长度L0用如下公式估计:
其中:
L0——掺混长度,m;
k——常系数,k≥0;
R——风道的水力半径,m;
n——常系数,0.5≤n≤2;
Er——空气湍流扩散系数,Er≈1.6×10-5,m2/s;
4)在数据处理系统中,对获得的示踪气体释放强度、示踪气体浓度计算并通过多点平均的方法进行误差处理,待实时显示的风量值稳定时,即得出第一次测量结果;
5)根据第一次测量结果依据如下公式得到示踪气体的最佳释放强度:
Sopt=Q1·(copt-c1)
其中:
Sopt——最佳释放强度,m3/s;
Q1——第一次测得的风道风量,m3/s;
copt——示踪气体传感器误差最小时的测量范围,m3/m3;
c1——风道中释放点前测得的浓度,m3/m3;
6)以最佳释放强度释放示踪气体,重复上述的测量步骤1)至4),得到的测量结果为风道的风量值;
其特征在于:该装置包括数据处理系统(2)、示踪气体源(3)、减压阀(4)、流量计(5)、第一气体浓度传感装置(7)、第二气体浓度传感装置(12)和活接释放管(6),所述示踪气体源(3)通过气体连接管和减压阀(4)与流量计(5)连接,所述的活接释放管(6)通过气体连接管与流量计(5)连接,所述第一气体浓度传感装置(7)、第二气体浓度传感装置(12)和流量计(5)分别通过信号线与数据处理系统(2)连接;所述的第一气体浓度传感装置(7)由第一传感器吸气管(8)、第一传感器气泵(9)、第一传感器(10)和第一传感器排气管(11)构成;所述的第一传感器吸气管(8)与第一传感器气泵(9)的入口相连接,第一传感器(10)的入口与第一传感器气泵(9)的出口相连接,第一传感器排气管(11)与第一传感器(10)的出口相连接;所述的第二气体浓度传感装置(12)由第二传感器吸气管(13)、第二传感器气泵(14)、第二传感器(15)、第二传感器排气管(16)构成;所述的第二传感器吸气管(13)与第二传感器气泵(14)的入口相连接,第二传感器(15)的入口与第二传感器气泵(14)的出口相连接,第二传感器排气管(16)与第二传感器(15)的出口相连接。
2.一种实现利用示踪气体测量带有扰动部件的风道风量方法的装置,所述方法包括如下测量步骤:
1)在待测风道入口设置第一气体浓度传感装置,测得风道入口处示踪气体浓度,并将数据信号输入数据处理系统中;其中,第一气体浓度传感装置置于待测风道的扰动部件的上游,距示踪气体释放点的距离大于或等于1倍风道的水力半径R;当存在多个扰动部件时,第一气体浓度传感装置置于第一个扰动部件的上游;
2)打开示踪气体源释放出高压示踪气体,经减压阀降压后进入流量计中测得示踪气体释放强度,之后将示踪气体注入待测风道中,并将测得的释放强度的数据信号传入数据处理系统中;
3)在待测风道示踪气体释放点下游设置第二气体浓度传感装置,测得下游示踪气体浓度,并将该数据信号传至数据处理系统中;第二气体浓度传感装置置于待测风道的扰动部件的下游;当存在多个扰动部件时,第二气体浓度传感装置置于最后一个扰动部件的下游;
4)在数据处理系统中,对获得的示踪气体释放强度、示踪气体浓度计算并通过多点平均的方法进行误差处理,待实时显示的风量值稳定时,即得出第一次测量结果;
5)根据第一次测量结果依据如下公式得到示踪气体的最佳释放强度:
Sopt=Q1·(copt-c1)
其中:
Sopt——最佳释放强度,m3/s;
Q1——第一次测得的风道风量,m3/s;
copt——示踪气体传感器误差最小时的测量范围,m3/m3;
c1——风道中释放点前测得的浓度,m3/m3;
6)以最佳释放强度释放示踪气体,重复上述的测量步骤1)至4),得到的测量结果为风道的风量值;
其特征在于:该装置包括数据处理系统(2)、示踪气体源(3)、减压阀(4)、流量计(5)、第一气体浓度传感装置(7)、第二气体浓度传感装置(12)和活接释放管(6),所述示踪气体源(3)通过气体连接管和减压阀(4)与流量计(5)连接,所述的活接释放管(6)通过气体连接管与流量计(5)连接,所述第一气体浓度传感装置(7)、第二气体浓度传感装置(12)和流量计(5)分别通过信号线与数据处理系统(2)连接;所述的第一气体浓度传感装置(7)由第一传感器吸气管(8)、第一传感器气泵(9)、第一传感器(10)和第一传感器排气管(11)构成;所述的第一传感器吸气管(8)与第一传感器气泵(9)的入口相连接,第一传感器(10)的入口与第一传感器气泵(9)的出口相连接,第一传感器排气管(11)与第一传感器(10)的出口相连接;所述的第二气体浓度传感装置(12)由第二传感器吸气管(13)、第二传感器气泵(14)、第二传感器(15)、第二传感器排气管(16)构成;所述的第二传感器吸气管(13)与第二传感器气泵(14)的入口相连接,第二传感器(15)的入口与第二传感器气泵(14)的出口相连接,第二传感器排气管(16)与第二传感器(15)的出口相连接。
3.一种实现利用示踪气体测量带回风系统的风道风量方法的装置,所述方法包括如下测量步骤:
1)在测量开始时刻,在待测风道入口处布置第一气体浓度传感装置,之后释放示踪气体脉冲,当第一气体浓度传感装置的读数上升时,记录此时时刻为T,T为带回风系统的回风循环周期;
2)将待测的带回风系统的风道分为直风道或带有扰动部件的风道;
3)对于带回风系统的直风道,在时间T内,按照权利要求1所述的测量方法及测量步骤完成测量,并输出测量结果;
4)对于带回风系统的带有扰动部件的风道,在时间T内,则重复权利要求2所述的测量方法及测量步骤完成测量,并输出测量结果;
其特征在于:该装置包括数据处理系统(2)、示踪气体源(3)、减压阀(4)、流量计(5)、第一气体浓度传感装置(7)、第二气体浓度传感装置(12)和活接释放管(6),所述示踪气体源(3)通过气体连接管和减压阀(4)与流量计(5)连接,所述的活接释放管(6)通过气体连接管与流量计(5)连接,所述第一气体浓度传感装置(7)、第二气体浓度传感装置(12)和流量计(5)分别通过信号线与数据处理系统(2)连接;所述的第一气体浓度传感装置(7)由第一传感器吸气管(8)、第一传感器气泵(9)、第一传感器(10)和第一传感器排气管(11)构成;所述的第一传感器吸气管(8)与第一传感器气泵(9)的入口相连接,第一传感器(10)的入口与第一传感器气泵(9)的出口相连接,第一传感器排气管(11)与第一传感器(10)的出口相连接;所述的第二气体浓度传感装置(12)由第二传感器吸气管(13)、第二传感器气泵(14)、第二传感器(15)、第二传感器排气管(16)构成;所述的第二传感器吸气管(13)与第二传感器气泵(14)的入口相连接,第二传感器(15)的入口与第二传感器气泵(14)的出口相连接,第二传感器排气管(16)与第二传感器(15)的出口相连接。
4.根据权利要求1、2或3所述的装置,其特征在于:所述的活接释放管(6)采用三种类型,第一种类型为低压有动力释放管,第二种类型为低压无动力释放管,第三种类型为高压释放管。
5.根据权利要求4所述的装置,其特征在于:所述的低压有动力释放管有两种:第一种由第一释放管(19)、微型轴流风机(20)、弯连接管(21)和活接释放头(22)构成;第二种由第二释放管(23)和动力旋流释放头(24)构成;所述的活接释放头(22)包括旋流释放头(22-1)和散流释放头(22-2)。
6.根据权利要求4所述的装置,其特征在于:高压释放管由第二释放管(23)和气体喷头(25)构成。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN 201110175632 CN102353410B (zh) | 2011-06-27 | 2011-06-27 | 一种利用示踪气体测量风道风量的方法及装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN 201110175632 CN102353410B (zh) | 2011-06-27 | 2011-06-27 | 一种利用示踪气体测量风道风量的方法及装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN102353410A CN102353410A (zh) | 2012-02-15 |
CN102353410B true CN102353410B (zh) | 2013-04-17 |
Family
ID=45577022
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN 201110175632 Expired - Fee Related CN102353410B (zh) | 2011-06-27 | 2011-06-27 | 一种利用示踪气体测量风道风量的方法及装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN102353410B (zh) |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106500292A (zh) * | 2016-12-26 | 2017-03-15 | 广东美的制冷设备有限公司 | 空调风道装置和空调器 |
CN109839294A (zh) * | 2017-11-29 | 2019-06-04 | 中国辐射防护研究院 | 主控室新风量测量的示踪气体多点注入和取样方法及装置 |
CN110057416B (zh) * | 2019-03-28 | 2020-12-18 | 中国辐射防护研究院 | 一种空气交换量的测量方法及系统 |
CN110388331B (zh) * | 2019-06-01 | 2022-07-19 | 钱松良 | 一种集成灶风道风量测量方法 |
CN111307393B (zh) * | 2020-03-11 | 2022-02-11 | 华东建筑设计研究院有限公司 | 一种渗透风现场测试方法 |
CN111811771B (zh) * | 2020-06-12 | 2022-02-08 | 中煤科工集团沈阳研究院有限公司 | 采空区漏风流场定时定点测定装置及使用和测定方法 |
CN112595374A (zh) * | 2020-12-30 | 2021-04-02 | 华电电力科学研究院有限公司 | 一种净烟气流量测量方法及系统 |
CN113049191B (zh) * | 2021-03-08 | 2022-09-09 | 北京中才华源高新技术有限责任公司 | 一种矿用sf6示踪气体漏风检测系统 |
CN114487473A (zh) * | 2021-12-28 | 2022-05-13 | 山西晋煤集团技术研究院有限责任公司 | 一种非接触式风速测定装置 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101201262A (zh) * | 2006-12-15 | 2008-06-18 | 中国神华能源股份有限公司 | 测定矿井内漏风量的方法 |
CN201476849U (zh) * | 2009-08-13 | 2010-05-19 | 中国计量学院 | 示踪法标定大口径煤气输送管道流量计的装置 |
WO2010121650A1 (de) * | 2009-04-21 | 2010-10-28 | Aquametro Ag | Verfahren und einrichtung zur kalibrierung von flüssigkeitszählern |
-
2011
- 2011-06-27 CN CN 201110175632 patent/CN102353410B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101201262A (zh) * | 2006-12-15 | 2008-06-18 | 中国神华能源股份有限公司 | 测定矿井内漏风量的方法 |
WO2010121650A1 (de) * | 2009-04-21 | 2010-10-28 | Aquametro Ag | Verfahren und einrichtung zur kalibrierung von flüssigkeitszählern |
CN201476849U (zh) * | 2009-08-13 | 2010-05-19 | 中国计量学院 | 示踪法标定大口径煤气输送管道流量计的装置 |
Non-Patent Citations (4)
Title |
---|
利用示踪气体测量风道中风量的研究;蒋选等;《广州大学学报(自然科学版)》;20101231;第9卷(第6期);第27-31页 * |
示踪气体测风方法有关理论问题的研究;陈开岩等;《中国矿业大学学报》;20080131;第37卷(第1期);第10-14页 * |
蒋选等.利用示踪气体测量风道中风量的研究.《广州大学学报(自然科学版)》.2010,第9卷(第6期),第27-31页. |
陈开岩等.示踪气体测风方法有关理论问题的研究.《中国矿业大学学报》.2008,第37卷(第1期),第10-14页. |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN102353410A (zh) | 2012-02-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102353410B (zh) | 一种利用示踪气体测量风道风量的方法及装置 | |
CN100538307C (zh) | 一种大流量气体管道均速管流量计风洞校验方法 | |
CN105157948B (zh) | 一种适用于超声速/高超声速流道的流量测试系统及测试方法 | |
CN101354273B (zh) | 复合式气体流量测量方法及其装置 | |
CN111044252B (zh) | 一种高精准度进气道流量测量方法 | |
CN102494742B (zh) | 一种大口径流量计在线校准的方法 | |
US10514283B2 (en) | Exhaust gas flow rate measuring unit and exhaust gas analyzing apparatus | |
Swamy et al. | Mean and turbulence characteristics of three-dimensional wall jets | |
CN203719713U (zh) | 示踪气体法测量管道气体流量的装置 | |
CN105865587A (zh) | 一种发动机流量计的标定方法 | |
JPH04231868A (ja) | 排ガス分析装置 | |
CN203231899U (zh) | 一般通风用过滤器现场测试台 | |
CN208534819U (zh) | 用于风扇气动性能测试的装置 | |
CN201464488U (zh) | 一种蜂巢型风道均流测速装置 | |
CN202304962U (zh) | 风洞型速度-面积法气体流量标准装置 | |
CN209639805U (zh) | 一种航空航天用气体流量计自动检定装置 | |
CN204594516U (zh) | 管段式质量流量计 | |
CN106126858A (zh) | 一种动力电池风冷系统中风扇选型的方法 | |
CN109696228A (zh) | 一种航空航天用气体流量计自动检定装置及其检定方法 | |
CN202119488U (zh) | 一种利用示踪气体测量风道风量的装置 | |
CN102680037B (zh) | 适用于液冷式机架中的压差标定风量方法 | |
JPS6010565B2 (ja) | 臨界流速ノズルによる流量の分流測定制御装置 | |
CN205593570U (zh) | 一种空气流量计 | |
CN201335843Y (zh) | 双喉径文丘里风速测量管 | |
CN107870012A (zh) | 一种热平衡法测试复杂环境下介质流量的装置及方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20130417 Termination date: 20180627 |
|
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |