--建筑环境现代测试技术实验报告

研究生课程（实践类）报告

2012/2013学年第1 学期

课程名称：建筑环境现代测试技术实验

课程代码：17000021

实验题目：不同毕托管修正系数的标定实验

学生姓名：吴小田

专业﹑学号：供燃气、供热通风与空调工程122551452 学院：环境与建筑学院

4学时

1. 掌握“负压式微风速标定装置”测试流量和标定风速的原理；

1．标准流量管2．压力采集环3．整流格栅4．标准风道5．风速计测孔 6．静压箱7．离心风机8．变频器9．倾斜式微压差计。

图1 负压式微风速标定装置结构示意图

2. 根据已有测量仪表的精度和计算公式、方法。确定该标定装置的总不确定度；

3. 现有两支毕托管，一支为L 标注型毕托管，一支为S 型翼型测试头，采用该标定装置，求出两支毕托管的风速修正系数。并进行误差分析。

参考资料：

1.王中宇, 刘智敏. 测量误差与不确定度评定[M]. 北京: 科学出版社, 2008.

2.孙淮清, 王建中. 流量测量节流装置设计手册[M]. 北京: 化学工业出版社, 2005.

3.梁国伟, 蔡武昌. 流量测量技术及仪表[J]. 北京: 机械工业出版社, 2002.

4.路建岭、吴虎彪、邹志军等，一种负压式微风速标定装置的试验研究，流体机械，2009，10.

5.田胜元, 萧曰嵘编著，实验设计与数据处理，北京：中国建筑工业出版社 ，1988 实验地点：环境与建筑学院414室，

备注：实验之前需要完成试验装置不确定度的计算书和实验方案。

2013.02.28

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一、实验目的

1.了解熟悉风速标定装置及原理，以及会使用风速标定装置对不同类型毕托管进行标定。

2.了解毕托管的工作原理，比较不同毕托管的制作工艺差别及误差分析 二、实验仪表：

HD2001.1温湿度露点大气压力风速变送器、倾斜式微压差计两台、、L 型毕托管一支（长度500mm ）、S 型翼型毕托管1支（长度500mm ） 三、实验原理：

1．标准流量管，2．压力采集环，3．整流格栅，4．标准风道，5．风速计测孔 6．静压箱，7．离心风机， 8．变频器，9．倾斜式微压差计。

图1 负压式微风速标定装置结构示意图

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。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。

标准流量

根据伯努利方程得:

2

2

1v P P P b a ρ=

-=?（1）

式中：

P ?压差, Pa

6

a P 大气压力, Pa

b

P 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。

1v 标准流量管的平均流速, m / s 由式（1）得:

ρ

P

v ?=

21

由于标准流量管存在入口段存在边界层，实际的当量直径小于1d 以及当风速小于10m/s 时需要考虑膨胀系数根据质量守恒定律，可知

2222112141

41ρπραεπv d v d =

式中：

1ρ，2ρ为标准流量管喉部和标准风道空气密度, kg /m3

1d ，2d 为标准流量管喉部和标准风道管径,m 2v 为标准风道平均风速, m / s

由于近似认为标准流量管和标准风道内空气温度相对湿度相等, 且两者空气压力变化不大, 近似认为两者一致, 则有21ρρ≈, 由式得:

221

212d v d v παεπ=

由标准风道平均风速可以求出截面的轴心风速进而求出截面上任意一点的风速，计算式如下：

2

2

max 2)

12)(1(v n n n v ++=

式中：

m ax

v 为标准风道轴心风速, m / s

n 是与雷诺数有关的数。（9.1Re lg 1.22-=n ，2Re 为标准风道雷诺数，这

里的7=n ）

max n

1r R

r -1v v ）（=

式中：

r v 为标准风道截面上某一点的理论计算风速, m / s

r 为该点距离标准风道轴心的距离, mm

R 标准风道半径, mm, R = 99.7mm

四、实验步骤：

毕托管标定实验：

1. 检查仪器是否齐全、完好；

2. 按照原理图对仪器进行连接、较平、调零；

3. 记录大气压、相对湿度、温度；

4. 开启风机，调节风机频率使管道中心流速分别在5m/s 、8m/s 、12m/s 、

16m/s 、20m/s 、24m/s 左右，并记下毕托管压差以及倾斜式微压计的读数； 5. 关闭风机；

6. 重复上述实验，对比对毕托管1,2进行测量；

7. 仪器规整。 五、实验数据处理：

1. 装置的不确定度：

若置信概率99.73%考察，可得035.0=r 可得

96.20025.0=K

计算合成不确定度：

(%)418.0175.05

1

2===

∑=i i

σ

σ

2、L 型毕托管标定：

表2 L 型毕托管标定数据表

（1） 毕托管计算风速原理：

ρ

d

P k

V 2=

K 为毕托管测风速时探头系数，它跟探头的结构和尺寸有关 （2）算术平均值k = 1.03

标准差

01.0)(11

1

2=--=

∑=n i i k k n σ 按着03.03==?σ，可知不存在粗大误差。 算术平均值的标准差：

0033.0==

n

k σσ

故总精度为±0.009 3.S 型毕托管标定：

（1） 算术平均值

84.0=k

（2） 标准差