一种负压式微风速标定装置的试验研究

　　1　前言

　　目前行业中较为普遍采用的风速计标定方法有两种:一种是旋臂机法,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,此方法不易实现在1. 0m/s以下的低风速标定和校正,且皮托管本身标定也会带来一定的误差,另外,风速改变将引起风管内速度场的不稳定,这些因素都会对标定精度予以影响。针对上述两种风速计标定方法的缺陷,某研究所建立了应用激光流速计的风洞式风速计分度和标定装置[1],提高了标定精度,但激光测速具有价格昂贵、设备复杂、操作比较麻烦等多方面局限性,不但决定了其使用的复杂性,而且在一定程度上限制了其应用的推广。因此,如何方便快捷地实现风速计的低风速标定、校正,同时保证标定的精确度和准确度,是测试技术领域需要首先解决的课题。本文介绍一种操作方便、精度高、造价低的微风速标定装置———负压式微风速标定装置。

　　2　试验装置及原理

　　2. 1　试验装置

　　负压式微风速标定装置如图1所示。该装置采用负压引入空气,并通过静压箱连接标准风道和风机,保证了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,提高标定精度。采用渐扩整流段实现标准风量到微风速的转变,保证气流均匀和稳定,实现微风速的标定。另外,本装置配备有自行开发的由静压差求标准点风速的计算程序。

　　2. 2　试验装置原理

　　标准流量管是通过大气压力、空气温度、空气相对湿度和某截面的壁面静压4个参数来测试流量的[2]。装置的试验原理是用伯努利方程计算标准流量管流量,然后根据质量守恒定律,由标准流量获得标准风道的平均风速,再由流体在管道内流动分布的特点,经理论计算得出风道轴心风速作为标准点风速,即风速计标定时的参照标准风速。

　　2. 3　理论分析

　　2. 3. 1　标准流量

　　根据伯努利方程得:

　　式中　ΔP———压差,Pa

　　Pa———大气压力,Pa

　　Pc———标准流量管喉部的壁面静压,Pa

　　ρ———被测空气的密度,kg/m3。在考虑空气温度,空气相对湿度和大气压力的情况下计算得到[3]

　　υ1———标准流量管的平均流速,m/s

　　由式(1)得:

　　已知标准流量管的流量系数α与雷诺数Re的对应数据[4],通过曲线拟合得到流量系数与雷诺数的关系式(相对误差≤0.2% ):

　　式中　α———流量系数