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　　在廣泛地進(jìn)行理論描述后，現(xiàn)在再用試驗(yàn)來(lái)證明某些結(jié)論，為此建立了一個(gè)口徑為203.2mm（8吋）的空氣試驗(yàn)臺(tái)，在一個(gè)波爾達(dá)銳邊進(jìn)口管上進(jìn)行了大量的測(cè)量，所用流量標(biāo)準(zhǔn)是用水標(biāo)定了的孔板。
　　
　　產(chǎn)生不對(duì)稱(chēng)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(hào)中的數(shù)字是在橫截面上每個(gè)半徑上的測(cè)點(diǎn)數(shù)：AMCA法（5）;立方法（4、5、6）;線(xiàn)性一對(duì)數(shù)法（3、4、5、6）;對(duì)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(gè)半徑上進(jìn)行測(cè)量。
　　
　　用皮托管在這些點(diǎn)測(cè)量所得的流速誤差，發(fā)現(xiàn)對(duì)誤差的影響既不是速度面積法，也不是每個(gè)半徑上的測(cè)點(diǎn)數(shù)目，而增加所排列的半徑數(shù)將會(huì)很有效地減小誤差，這個(gè)結(jié)論也與理論研究相吻合，實(shí)驗(yàn)研究還證實(shí)了用皮托靜壓管所測(cè)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(lái)測(cè)管道中的流量，采用英國(guó)（文獻(xiàn)1）及其他國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)都不太理想，因?yàn)樗鼈兌蓟谠趯?shí)際難以存在的理想對(duì)稱(chēng)流動(dòng)，工業(yè)管道中的流動(dòng)一般是不可能按這些標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的理想流動(dòng)情況，通常都是非對(duì)稱(chēng)、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(guó)用線(xiàn)性對(duì)數(shù)法;歐洲用契比雪夫?qū)?shù)法和立方法而美國(guó)采用AMCA法），雖然在對(duì)稱(chēng)流中采用這些方法還算滿(mǎn)意，但并未在非對(duì)稱(chēng)流中進(jìn)行嚴(yán)格的測(cè)試。而且，面對(duì)工業(yè)中的非對(duì)稱(chēng)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(gè)工作的長(zhǎng)遠(yuǎn)目的是通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)研究非對(duì)稱(chēng)流，用較多的數(shù)據(jù)向人們推薦面對(duì)這樣的流動(dòng)如何安排測(cè)點(diǎn)和積算以獲得一個(gè)所期望的準(zhǔn)確度，在當(dāng)前評(píng)估速度面積法的效果中，將研究每個(gè)半徑上的測(cè)點(diǎn)數(shù)，和每個(gè)橫截面上的半徑數(shù)（在這里可理解為‘陣列’），有些試驗(yàn)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(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證。而測(cè)點(diǎn)速的皮托一靜壓管和皮托一璧面靜壓法都將在使用中驗(yàn)證它們的效果。
　　
　　2、試驗(yàn)裝置
　　
　　試驗(yàn)裝置已建成，因而在某些標(biāo)準(zhǔn)管配件（如彎頭、閥門(mén)等）以及在理論探討中（文獻(xiàn)2、3）所用的某些非對(duì)稱(chēng)流將可復(fù)制、研究。裝置的布局見(jiàn)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(shí)，流量為3000呎3/分，電動(dòng)機(jī)功率為50馬力。
　　
　　試驗(yàn)裝置的上游是一個(gè)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(gè)壓力測(cè)孔，波爾達(dá)進(jìn)口作為一個(gè)通用的流量測(cè)量基準(zhǔn)，滑動(dòng)閥V可以在整個(gè)管道截面上滑動(dòng)以控制流量。
　　
　　試驗(yàn)管道采用內(nèi)徑為8吋的無(wú)縫低碳鋼，法蘭連接，長(zhǎng)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(dòng)的支架上，以便于校直對(duì)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(yàn)管段安裝在上面，因此要盡可能地保證同心度，一個(gè)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(kāi)口處，當(dāng)有空氣吸入時(shí)，將在管道中產(chǎn)生不對(duì)稱(chēng)流。在試驗(yàn)管道的下游安裝了一個(gè)標(biāo)定過(guò)的孔板，作為裝置的流量測(cè)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(jiàn)參考文獻(xiàn)4、5。
　　
　　轉(zhuǎn)動(dòng)流量段長(zhǎng)32吋，內(nèi)徑7.997吋，此段的法蘭進(jìn)行了特殊的設(shè)計(jì)，它可以與試驗(yàn)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(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)，在下游法蘭上刻有度數(shù)，以便讀出皮托靜壓管相對(duì)於垂直位置的方位，在這段上鉆有4個(gè)靜壓孔，其平面處于皮托靜壓管的端部，通過(guò)一個(gè)歧管給出璧面靜壓的讀數(shù)，用補(bǔ)償式微壓計(jì)讀出壓力值。
　　
　　在測(cè)量段還安裝了千分尺，轉(zhuǎn)動(dòng)絲杠將帶動(dòng)外徑為4mm的NPL型皮托一靜壓管，絲杠總的長(zhǎng)度為9吋，橫穿整個(gè)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(dòng)通常是從中心開(kāi)始。
　　
　　在試驗(yàn)管道上還將安裝三個(gè)電阻溫度計(jì)，分別位于屏柵;孔板下游7D及靠近儀表盤(pán)處。
　　
　　裝置會(huì)產(chǎn)生操聲，所以在主要的噪聲源如風(fēng)機(jī)、閥門(mén)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(jiàn)參考文獻(xiàn)6。
　　
　　2.1流場(chǎng)的產(chǎn)生
　　
　　不對(duì)稱(chēng)流場(chǎng)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(gè)特別設(shè)計(jì)的短管P的法蘭上（圖1），它覆蓋了整個(gè)管截面，但是有一個(gè)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(xiàn)，孔的圓心大致處于管道上游的中垂線(xiàn)上。
　　
　　3、研究方法
　　
　　3.1波爾達(dá)進(jìn)口管的校驗(yàn)
　　
　　圖2所示為用孔板標(biāo)定波爾達(dá)進(jìn)氣管CD的曲線(xiàn)，在進(jìn)氣管后到孔板有54D長(zhǎng)的直管段，且管內(nèi)沒(méi)有任何阻力件，曲線(xiàn)用可壓縮性影響來(lái)修正（見(jiàn)附錄1），圖2還給出了對(duì)進(jìn)口管進(jìn)行了多次校驗(yàn)而得到的4個(gè)重復(fù)性試驗(yàn)結(jié)果，標(biāo)定曲線(xiàn)表明重復(fù)性在0.25%以?xún)?nèi)。
　　
　　3.2參數(shù)的研究
　　
　　3.2.1速度面積法每半徑上的測(cè)點(diǎn)
　　
　　總共采用了五種方法：每個(gè)半徑上的測(cè)點(diǎn)數(shù)
　　
　　A、AMCA5
　　
　　B、立方法4、5、6
　　
　　C、對(duì)數(shù)立方法4、5、6
　　
　　D、對(duì)數(shù)線(xiàn)性法3、4、5、6
　　
　　E、對(duì)數(shù)契的雪夫法3、4、5、6
　　
　　要強(qiáng)調(diào)的是對(duì)數(shù)立方法是通過(guò)采用對(duì)數(shù)線(xiàn)性測(cè)點(diǎn)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(yàn)口半徑上總的測(cè)點(diǎn)數(shù)達(dá)到57點(diǎn)，
　　
　　3.2.2徑幅的排列
　　
　　為了研究采用3、4、6、8個(gè)半徑組成24個(gè)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(shí)施程序
　　
　　波爾達(dá)進(jìn)口的差壓在開(kāi)始時(shí)常處于375mm水柱，測(cè)試前應(yīng)進(jìn)行不少于30分鐘的運(yùn)轉(zhuǎn)，待穩(wěn)定后開(kāi)始測(cè)試。采用同樣的壓力計(jì)來(lái)測(cè)量皮托一靜壓管及皮托一璧面靜壓復(fù)合方式的總壓，對(duì)截面上所有的測(cè)點(diǎn)用皮托一靜壓管，及皮托一璧面靜壓法所測(cè)的動(dòng)壓應(yīng)與波爾達(dá)管的讀數(shù)同時(shí)進(jìn)行，其他讀數(shù)還有皮托一靜壓管的靜壓，位于壓力計(jì)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(yàn)一般需要6~8小時(shí)，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(duì)裝置進(jìn)行維護(hù)與檢定，一般允許約6周對(duì)給出的流場(chǎng)進(jìn)行檢驗(yàn)。
　　
　　4、試驗(yàn)的難點(diǎn)
　　
　　試驗(yàn)的難點(diǎn)在于所產(chǎn)生的流場(chǎng)應(yīng)在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中保持不變，潔凈的空氣被吸入裝置，金屬絲網(wǎng)將會(huì)影響流場(chǎng)的形成，在波爾達(dá)進(jìn)口管前應(yīng)安裝一個(gè)空氣過(guò)濾器，可過(guò)濾空氣中塵埃小至5~12微米。因而，每天都需要清除過(guò)濾器網(wǎng)上所附著的塵埃。
　　
　　當(dāng)采用低碳鋼作為網(wǎng)格時(shí)因其易腐蝕，難以確保任何時(shí)候產(chǎn)生相同的流場(chǎng)，而采用不銹鋼絲則可解決這個(gè)問(wèn)題。
　　
　　5、數(shù)據(jù)處理
　　
　　用一個(gè)計(jì)算機(jī)程序來(lái)處理所測(cè)的數(shù)據(jù)，空氣的密度按文獻(xiàn)7計(jì)算，在將每一點(diǎn)的動(dòng)壓轉(zhuǎn)換為流速的計(jì)算中，要對(duì)流動(dòng)的波動(dòng)、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(jì)算可參見(jiàn)文獻(xiàn)1，zui終給出了一個(gè)無(wú)量網(wǎng)半徑，用以修正管道中心的流速。
　　
　　然后，用這個(gè)程序來(lái)計(jì)算各種速度面積法在每個(gè)半徑測(cè)點(diǎn)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(shí)需要用立方和對(duì)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(gè)指數(shù)到達(dá)RDMAX=106時(shí)，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(cè)質(zhì)量流量還需要一些特殊參考點(diǎn)，表1給出了標(biāo)準(zhǔn)的工況，在靠近波爾達(dá)的過(guò)濾室的空氣密度及修正后的流量Q真實(shí)，還有如平均的Q真實(shí)值。
　　
　　如通過(guò)皮托管測(cè)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(shuō)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(xiàn)性對(duì)數(shù)法（每半徑有5點(diǎn)的方法），且不說(shuō)上述2個(gè)文獻(xiàn)對(duì)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(cuò)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(diǎn)數(shù)和采用的速度面積法無(wú)關(guān)，*的例外是立方法在每根半徑上有4個(gè)測(cè)點(diǎn)的情況，圖三所示為文獻(xiàn)8對(duì)紊流度的修正，文獻(xiàn)1的數(shù)據(jù)插入其間來(lái)說(shuō)明誤差的大小。
　　
　　用文獻(xiàn)8來(lái)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(shí)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(chǎng)，圖5是采用對(duì)數(shù)一線(xiàn)性法在每個(gè)半徑上采用5個(gè)測(cè)點(diǎn)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(gè)測(cè)點(diǎn)的情況，類(lèi)似的情況也發(fā)生在文獻(xiàn)3早期的研究中，實(shí)驗(yàn)還證實(shí)了采用立方或?qū)?shù)立方法所得的流量略高于采用對(duì)數(shù)線(xiàn)性和對(duì)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(gè)半徑上的測(cè)點(diǎn)的數(shù)目，但是在表3并沒(méi)有看到這種趨向，如同每個(gè)半徑上測(cè)點(diǎn)十分少和不一致的效果，這個(gè)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(gè)半徑，會(huì)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(huì)減少，因此，建立如果要測(cè)流量，半徑不少于6個(gè)。
　　
　　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(huì)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(shuō)速度面積法是zui準(zhǔn)確的方法，因?yàn)闇y(cè)量裝置沒(méi)有流量測(cè)量的原始基準(zhǔn)，而與其比對(duì)的孔板其不確定度已大于0.5%。
　　
　　研究表明，在不對(duì)稱(chēng)流中采用速度面積法時(shí)，每個(gè)半徑上采用4個(gè)測(cè)點(diǎn)或超過(guò)4點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)確度的影響并不大，而在不對(duì)稱(chēng)流的測(cè)量中所用的半徑數(shù)對(duì)準(zhǔn)確度的影響至關(guān)重要，作者建議至少應(yīng)采用6個(gè)半徑。
　　
　　zui終的評(píng)估為無(wú)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(gè)準(zhǔn)確度等級(jí)上還無(wú)法說(shuō)明那一種方法更準(zhǔn)確一些。
　　
　　許多這種實(shí)驗(yàn)證實(shí)了這個(gè)趨勢(shì)，還有一個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)論否定了以前的理論研究結(jié)論，有些試驗(yàn)也曾在水流量裝置上進(jìn)行，因其測(cè)量基準(zhǔn)可用磅秤而可獲得較高的準(zhǔn)確度。