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　　在廣泛地進(jìn)行理論描述后，現(xiàn)在再用試驗來證明某些結(jié)論，為此建立了一個口徑為203.2mm（8吋）的空氣試驗臺，在一個波爾達(dá)銳邊進(jìn)口管上進(jìn)行了大量的測量，所用流量標(biāo)準(zhǔn)是用水標(biāo)定了的孔板。
　　
　　產(chǎn)生不對稱流采用了網(wǎng)絡(luò)、格柵及偏心孔，按以下多種速度面積法進(jìn)行，其中括號中的數(shù)字是在橫截面上每個半徑上的測點數(shù)：AMCA法（5）;立方法（4、5、6）;線性一對數(shù)法（3、4、5、6）;對數(shù)一契比雪夫法（3、4、5、6），zui終在橫截面上可多達(dá)24個半徑上進(jìn)行測量。
　　
　　用皮托管在這些點測量所得的流速誤差，發(fā)現(xiàn)對誤差的影響既不是速度面積法，也不是每個半徑上的測點數(shù)目，而增加所排列的半徑數(shù)將會很有效地減小誤差，這個結(jié)論也與理論研究相吻合，實驗研究還證實了用皮托靜壓管所測得的流量將小于用皮托一璧面靜壓復(fù)合法。
　　
　　1、緒論
　　
　　當(dāng)前，用皮托管來測管道中的流量，采用英國（文獻(xiàn)1）及其他國家的標(biāo)準(zhǔn)都不太理想，因為它們都基于在實際難以存在的理想對稱流動，工業(yè)管道中的流動一般是不可能按這些標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的理想流動情況，通常都是非對稱、高紊流度、還有漩渦。所以這些標(biāo)準(zhǔn)通常建議采用速度面積法積算流量（英國用線性對數(shù)法;歐洲用契比雪夫?qū)?shù)法和立方法而美國采用AMCA法），雖然在對稱流中采用這些方法還算滿意，但并未在非對稱流中進(jìn)行嚴(yán)格的測試。而且，面對工業(yè)中的非對稱流，當(dāng)前僅有極少的刊物和數(shù)據(jù)推薦給人們?nèi)绾潍@得理想的準(zhǔn)確度。
　　
　　所以這個工作的長遠(yuǎn)目的是通過實驗來研究非對稱流，用較多的數(shù)據(jù)向人們推薦面對這樣的流動如何安排測點和積算以獲得一個所期望的準(zhǔn)確度，在當(dāng)前評估速度面積法的效果中，將研究每個半徑上的測點數(shù)，和每個橫截面上的半徑數(shù)（在這里可理解為‘陣列’），有些試驗的結(jié)論已接近早期理論的描繪（參考文獻(xiàn)2、3），有些還需用試驗進(jìn)一步驗證。而測點速的皮托一靜壓管和皮托一璧面靜壓法都將在使用中驗證它們的效果。
　　
　　2、試驗裝置
　　
　　試驗裝置已建成，因而在某些標(biāo)準(zhǔn)管配件（如彎頭、閥門等）以及在理論探討中（文獻(xiàn)2、3）所用的某些非對稱流將可復(fù)制、研究。裝置的布局見圖1，空氣由離心風(fēng)機(jī)吸入直徑為8吋的管道，離心風(fēng)機(jī)垂直安裝，高度為45吋，轉(zhuǎn)速為1485轉(zhuǎn)/分時，流量為3000呎3/分，電動機(jī)功率為50馬力。
　　
　　試驗裝置的上游是一個口徑為8吋的青銅波爾達(dá)進(jìn)口管B，它將精細(xì)加工以保持銳邊，在其上鉆有4個壓力測孔，波爾達(dá)進(jìn)口作為一個通用的流量測量基準(zhǔn)，滑動閥V可以在整個管道截面上滑動以控制流量。
　　
　　試驗管道采用內(nèi)徑為8吋的無縫低碳鋼，法蘭連接，長度64吋（或8D，此處D為內(nèi)徑），法蘭采取套接，而管段則安裝在裝置可移動的支架上，以便于校直對準(zhǔn)并可隨意更換，法蘭的內(nèi)徑應(yīng)精細(xì)加工，由于試驗管段安裝在上面，因此要盡可能地保證同心度，一個3×3×3呎用各種板孔件組成的屏柵安裝在波達(dá)爾進(jìn)口管前開口處，當(dāng)有空氣吸入時，將在管道中產(chǎn)生不對稱流。在試驗管道的下游安裝了一個標(biāo)定過的孔板，作為裝置的流量測量標(biāo)準(zhǔn)，孔板采取角接取壓，面積比m為0.5，用不銹鋼制成，其上游面應(yīng)拋光成鏡面，并檢定上游邊緣盡量尖銳，孔板在NPL等機(jī)構(gòu)進(jìn)行了標(biāo)定，數(shù)據(jù)見參考文獻(xiàn)4、5。
　　
　　轉(zhuǎn)動流量段長32吋，內(nèi)徑7.997吋，此段的法蘭進(jìn)行了特殊的設(shè)計，它可以與試驗段上任何法蘭相連接（除了上游的P段），并且還可以繞管道軸線轉(zhuǎn)動，在下游法蘭上刻有度數(shù)，以便讀出皮托靜壓管相對於垂直位置的方位，在這段上鉆有4個靜壓孔，其平面處于皮托靜壓管的端部，通過一個歧管給出璧面靜壓的讀數(shù)，用補(bǔ)償式微壓計讀出壓力值。
　　
　　在測量段還安裝了千分尺，轉(zhuǎn)動絲杠將帶動外徑為4mm的NPL型皮托一靜壓管，絲杠總的長度為9吋，橫穿整個截面，由于皮托一靜壓管有彎頭，不太可能使其太貼近絲杠安裝處的璧面，所以移動通常是從中心開始。
　　
　　在試驗管道上還將安裝三個電阻溫度計，分別位于屏柵;孔板下游7D及靠近儀表盤處。
　　
　　裝置會產(chǎn)生操聲，所以在主要的噪聲源如風(fēng)機(jī)、閥門及出口處均安裝了消聲器，要詳細(xì)了解裝置的情況可參見參考文獻(xiàn)6。
　　
　　2.1流場的產(chǎn)生
　　
　　不對稱流場的產(chǎn)生由33#不銹鋼絲組成的絲網(wǎng)產(chǎn)生，絲網(wǎng)固定在一個特別設(shè)計的短管P的法蘭上（圖1），它覆蓋了整個管截面，但是有一個4吋的圓孔，孔的圓心距璧面為2.5吋，絲網(wǎng)固定在管道上，所以孔的范圍包含了管道的軸線，孔的圓心大致處于管道上游的中垂線上。
　　
　　3、研究方法
　　
　　3.1波爾達(dá)進(jìn)口管的校驗
　　
　　圖2所示為用孔板標(biāo)定波爾達(dá)進(jìn)氣管CD的曲線，在進(jìn)氣管后到孔板有54D長的直管段，且管內(nèi)沒有任何阻力件，曲線用可壓縮性影響來修正（見附錄1），圖2還給出了對進(jìn)口管進(jìn)行了多次校驗而得到的4個重復(fù)性試驗結(jié)果，標(biāo)定曲線表明重復(fù)性在0.25%以內(nèi)。
　　
　　3.2參數(shù)的研究
　　
　　3.2.1速度面積法每半徑上的測點
　　
　　總共采用了五種方法：每個半徑上的測點數(shù)
　　
　　A、AMCA5
　　
　　B、立方法4、5、6
　　
　　C、對數(shù)立方法4、5、6
　　
　　D、對數(shù)線性法3、4、5、6
　　
　　E、對數(shù)契的雪夫法3、4、5、6
　　
　　要強(qiáng)調(diào)的是對數(shù)立方法是通過采用對數(shù)線性測點位置在立方法應(yīng)用得到的，它包括了用速度面積法所需處管道中心流速，在試驗口半徑上總的測點數(shù)達(dá)到57點，
　　
　　3.2.2徑幅的排列
　　
　　為了研究采用3、4、6、8個半徑組成24個相同的空間的影響，也組成了采用8、6、4、3組成與上面相同的組合，進(jìn)行比較。
　　
　　3.3實施程序
　　
　　波爾達(dá)進(jìn)口的差壓在開始時常處于375mm水柱，測試前應(yīng)進(jìn)行不少于30分鐘的運轉(zhuǎn)，待穩(wěn)定后開始測試。采用同樣的壓力計來測量皮托一靜壓管及皮托一璧面靜壓復(fù)合方式的總壓，對截面上所有的測點用皮托一靜壓管，及皮托一璧面靜壓法所測的動壓應(yīng)與波爾達(dá)管的讀數(shù)同時進(jìn)行，其他讀數(shù)還有皮托一靜壓管的靜壓，位于壓力計端部上游2D的靜壓以及波爾達(dá)管附近、孔板后的溫度。
　　
　　試驗一般需要6~8小時，以下參數(shù)的讀數(shù)需不少于4次，大氣壓力、室內(nèi)的溫度、濕度、環(huán)境溫度。
　　
　　考慮到每周都要對裝置進(jìn)行維護(hù)與檢定，一般允許約6周對給出的流場進(jìn)行檢驗。
　　
　　4、試驗的難點
　　
　　試驗的難點在于所產(chǎn)生的流場應(yīng)在整個試驗過程中保持不變，潔凈的空氣被吸入裝置，金屬絲網(wǎng)將會影響流場的形成，在波爾達(dá)進(jìn)口管前應(yīng)安裝一個空氣過濾器，可過濾空氣中塵埃小至5~12微米。因而，每天都需要清除過濾器網(wǎng)上所附著的塵埃。
　　
　　當(dāng)采用低碳鋼作為網(wǎng)格時因其易腐蝕，難以確保任何時候產(chǎn)生相同的流場，而采用不銹鋼絲則可解決這個問題。
　　
　　5、數(shù)據(jù)處理
　　
　　用一個計算機(jī)程序來處理所測的數(shù)據(jù)，空氣的密度按文獻(xiàn)7計算，在將每一點的動壓轉(zhuǎn)換為流速的計算中，要對流動的波動、收縮性、可壓縮性及工況的變化進(jìn)行修正，還應(yīng)將工況下的流速轉(zhuǎn)換為工作狀況下的流速，這些計算可參見文獻(xiàn)1，zui終給出了一個無量網(wǎng)半徑，用以修正管道中心的流速。
　　
　　然后，用這個程序來計算各種速度面積法在每個半徑測點上的平均流速，zui終可得到截面上的各種排列的近似質(zhì)量流量。
　　
　　靠近璧面時需要用立方和對數(shù)立方法的冪指數(shù)定律，在文獻(xiàn)7.1中給出了相應(yīng)的雷諾數(shù)為RDMAX=5×104;當(dāng)這個指數(shù)到達(dá)RDMAX=106時，尚未看出明顯的差異。采用皮托一靜壓法和皮托一璧面取壓法都可算出質(zhì)量流量值。
　　
　　除了上述的5種方法，要測質(zhì)量流量還需要一些特殊參考點，表1給出了標(biāo)準(zhǔn)的工況，在靠近波爾達(dá)的過濾室的空氣密度及修正后的流量Q真實，還有如平均的Q真實值。
　　
　　如通過皮托管測橫截面的流速以求得流量的準(zhǔn)確值，還需要進(jìn)行紊流度、位移、及阻塞等修正，文獻(xiàn)8說明了修正方法，將擴(kuò)展到其他的速度面積法，但不包含在文獻(xiàn)1所述的線性對數(shù)法（每半徑有5點的方法），且不說上述2個文獻(xiàn)對紊流度的修正的一些偏差，產(chǎn)生的原因可能由于文獻(xiàn)1的錯誤，而與其他的修正是吻合的，紊流度的修正幾乎*與橫截面上的點數(shù)和采用的速度面積法無關(guān)，*的例外是立方法在每根半徑上有4個測點的情況，圖三所示為文獻(xiàn)8對紊流度的修正，文獻(xiàn)1的數(shù)據(jù)插入其間來說明誤差的大小。
　　
　　用文獻(xiàn)8來進(jìn)行紊流度修正，也用文獻(xiàn)1的數(shù)據(jù)進(jìn)行其他的修正，表1同時給出了采用皮托一靜壓管及皮托一璧面取壓二種方法的修正。
　　
　　表3給出了各種速度面積法的分別采用皮托一靜壓管、皮托一璧面取壓法，二種平均誤差，圖4為采用皮托一靜壓管在工作狀態(tài)修正后的流場，圖5是采用對數(shù)一線性法在每個半徑上采用5個測點的誤差范圍。
　　
　　6、結(jié)果與討論
　　
　　從表3可知選擇各種方法的差別是不大的，zui大的差別是發(fā)生在采用皮托靜壓管，每半徑上為4個測點的情況，類似的情況也發(fā)生在文獻(xiàn)3早期的研究中，實驗還證實了采用立方或?qū)?shù)立方法所得的流量略高于采用對數(shù)線性和對數(shù)一契比雪夫法。理論研究還表明，欲減小各種速度面積法的誤差取決于橫截面上每個半徑上的測點的數(shù)目，但是在表3并沒有看到這種趨向，如同每個半徑上測點十分少和不一致的效果，這個可能是孔板標(biāo)定的不確定度所致。
　　
　　從圖5可看出半徑的排列數(shù)目有較大影響，如果排列僅為布局中zui少的三個半徑，會有較大的誤差，另一方面，如果半徑數(shù)為6或8，則誤差將會減少，因此，建立如果要測流量，半徑不少于6個。
　　
　　通常采用皮托靜壓管要比采用皮托一璧面靜壓法的準(zhǔn)確度要高一些，當(dāng)然這并非意味著前者一定會比后者準(zhǔn)確，由于這主要取決于修正的流量Q真平均的準(zhǔn)確度。
　　
　　7、結(jié)論
　　
　　現(xiàn)在還不能說速度面積法是zui準(zhǔn)確的方法，因為測量裝置沒有流量測量的原始基準(zhǔn)，而與其比對的孔板其不確定度已大于0.5%。
　　
　　研究表明，在不對稱流中采用速度面積法時，每個半徑上采用4個測點或超過4點對準(zhǔn)確度的影響并不大，而在不對稱流的測量中所用的半徑數(shù)對準(zhǔn)確度的影響至關(guān)重要，作者建議至少應(yīng)采用6個半徑。
　　
　　zui終的評估為無論是采用皮托靜壓管還是皮托一璧面靜壓方法，流量的誤差約為±1%，在這個準(zhǔn)確度等級上還無法說明那一種方法更準(zhǔn)確一些。
　　
　　許多這種實驗證實了這個趨勢，還有一個實驗結(jié)論否定了以前的理論研究結(jié)論，有些試驗也曾在水流量裝置上進(jìn)行，因其測量基準(zhǔn)可用磅秤而可獲得較高的準(zhǔn)確度。