專利名稱：一種利用示蹤氣體測量風道風量的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用示蹤氣體測量風道風量的方法及裝置，屬于流體流量測量的技術(shù)領(lǐng)域，特別適用于暖通空調(diào)領(lǐng)域中風道風量的測量，通過對示蹤氣體的參數(shù)測量達到空調(diào)系統(tǒng)的風道內(nèi)的風量測量的目的。
背景技術(shù)：
空氣是空調(diào)系統(tǒng)的熱濕載體，這使得風量成為暖通空調(diào)領(lǐng)域中重要的指標參數(shù)。 采用機械通風或自然通風時，通風量是評價通風效果的重要指標。采用空調(diào)系統(tǒng)運行時，空調(diào)系統(tǒng)的風量也是計算空調(diào)系統(tǒng)能耗的重要參數(shù)之一。此外，無論是空調(diào)系統(tǒng)投入運行時的初調(diào)節(jié)，還是空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能診斷，風量的測量都是測試過程中的基礎(chǔ)工作之一。通常情況下，風道(包括通風管道、通風豎井等)是進行風量測量的主要場所。因此，風道風量的測量方法及其系統(tǒng)的研究與開發(fā)也顯得尤為重要。在工程實踐中，常用的測量風道風量的方法是截面平均風速法，測量儀器有兩種——風速儀和皮托管。這些方法的基本原理都是通過多點測量風道截面的平均風速，進而計算出風道風量。截面風速分布的不均勻性以及同一點風速的脈動變化，使得測點的布置和讀數(shù)人員的主觀反應都會對上述兩種測量方法的結(jié)果產(chǎn)生超出工程允許范圍的誤差。示蹤氣體測量方法作為一種非常規(guī)的流量測量方法，在自然通風等領(lǐng)域的風量測量中已經(jīng)得到廣泛應用?，F(xiàn)有的利用示蹤氣體測量風道風量的方法是基于如下公式所述原理進行的(參見朱能，田哲，王侃紅.示蹤氣體跟蹤測量方法在空調(diào)通風上的應用[J].暖通空調(diào)，1999, ) 58-62)Q =-其中Q——風道風量，m3/s ；S——示蹤氣體源的釋放強度，m3/s ；C1——風道中示蹤氣體釋放點前測得的濃度，m3/m3 ；C2——風道中釋放點后均勻混合后測得的濃度，m3/m3。上述原理是由附

圖1所述裝置實現(xiàn)風道風量測量的。該裝置由數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)2、 示蹤氣體源3、減壓閥4、流量計5以及測量釋放點前、后濃度的兩個傳感器構(gòu)成，各部分間通過信號線或者氣體連接管構(gòu)成一個整體。測量時，示蹤氣體源3釋放出示蹤氣體，經(jīng)減壓閥4流至流量計5，測得釋放強度后流至待測風道1中，經(jīng)過一段距離之后示蹤氣體與風道內(nèi)空氣已充分混合；兩個傳感器分別置于釋放點的上游和下游，測得該點的示蹤氣體濃度； 流量計5、釋放點前后的傳感器將測得的數(shù)據(jù)傳入數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)2中，經(jīng)過計算處理，實現(xiàn)對風道風量的測量。以此為基礎(chǔ)，在近期對該測量方法進行的進一步研究(參見蔣選，邵曉亮，李先庭.利用示蹤氣體測量風道中風量的研究[J].廣州大學學報，2010，9 (6) :27-31)中，研究
5人員對一些影響測量的因素進行了初步研究，并提出了通過對風量求均值的方法提高測量穩(wěn)定性，并消除誤差，基于如下公式
權(quán)利要求
1.一種利用示蹤氣體測量直風道風量的方法，其特征在于該方法包括如下測量步驟1)在待測風道入口設(shè)置第一氣體濃度傳感裝置，測得風道入口處示蹤氣體濃度，并將數(shù)據(jù)信號傳至數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中；其中，第一氣體濃度傳感裝置置于距示蹤氣體釋放點大于或等于1倍風道的水力半徑R的位置；2)打開示蹤氣體源釋放出高壓示蹤氣體，經(jīng)減壓閥降壓后進入流量計中測得示蹤氣體釋放強度，之后將示蹤氣體注入待測風道中，與風道中的空氣摻混，并將測得的釋放強度的數(shù)據(jù)信號傳入數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中；3)在待測風道示蹤氣體釋放點下游設(shè)置第二氣體濃度傳感裝置，測得釋放點下游示蹤氣體濃度，并將該數(shù)據(jù)信號傳至數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中；其中，第二氣體濃度傳感裝置與示蹤氣體釋放點的距離大于或等于摻混長度Ltl，摻混長度Ltl用如下公式估計
2.一種利用示蹤氣體測量帶有擾動部件的風道風量的方法，其特征在于該方法包括如下測量步驟1)在待測風道入口設(shè)置第一氣體濃度傳感裝置，測得風道入口處示蹤氣體濃度，并將數(shù)據(jù)信號輸入數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中；其中，第一氣體濃度傳感裝置置于待測風道的擾動部件的上游，距示蹤氣體釋放點的距離大于或等于1倍風道的水力半徑R ；當存在多個擾動部件時，第一氣體濃度傳感裝置置于第一個擾動部件的上游；2)打開示蹤氣體源釋放出高壓示蹤氣體，經(jīng)減壓閥降壓后進入流量計中測得示蹤氣體釋放強度，之后將示蹤氣體注入待測風道中，并將測得的釋放強度的數(shù)據(jù)信號傳入數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中；3)在待測風道示蹤氣體釋放點下游設(shè)置第二氣體濃度傳感裝置，測得下游示蹤氣體濃度，并將該數(shù)據(jù)信號傳至數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中；第二氣體濃度傳感裝置置于待測風道的擾動部件的下游；當存在多個擾動部件時，第二氣體濃度傳感裝置置于最后一個擾動部件的下游；4)在數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中，對獲得的示蹤氣體釋放強度、示蹤氣體濃度計算并通過多點平均的方法進行誤差處理，待實時顯示的風量值穩(wěn)定時，即得出第一次測量結(jié)果；5)根據(jù)第一次測量結(jié)果依據(jù)如下公式得到示蹤氣體的最佳釋放強度 S0pt 一 Ql (Copt-C1)其中Sopt——最佳釋放強度，m3/s ；Q1——第一次測得的風道風量，m3/s ；Copt——示蹤氣體傳感器誤差最小時的測量范圍，m3/m3 ；C1——風道中釋放點前測得的濃度，m3/m3 ；6)以最佳釋放速強度釋放示蹤氣體，重復上述的測量步驟1)至4)，得到的測量結(jié)果為風道的風量值。
3.一種利用示蹤氣體測量帶回風系統(tǒng)的風道風量的方法，其特征在于該方法包括如下測量步驟1)在測量開始時刻，在待測風道入口處布置第一氣體濃度傳感裝置，之后釋放示蹤氣體脈沖，當?shù)谝粴怏w濃度傳感裝置的讀數(shù)上升時，記錄此時時刻為τ，T為帶回風系統(tǒng)的回風循環(huán)周期；2)將待測的帶回風系統(tǒng)的風道分為直風道或帶有擾動部件的風道；3)對于帶回風系統(tǒng)的直風道，在時間T內(nèi)，按照權(quán)利要求1所述的測量方法及測量步驟完成測量，并輸出測量結(jié)果；4)對于帶回風系統(tǒng)的帶有擾動部件的風道，在時間T內(nèi)，則重復權(quán)利要求2所述的測量方法及測量步驟完成測量，并輸出測量結(jié)果。
4.實現(xiàn)權(quán)利要求1、2或3所述方法的一種利用示蹤氣體測量風道風量的裝置，其特征在于該裝置包括數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)O)、示蹤氣體源(3)、減壓閥G)、流量計(5)、第一氣體濃度傳感裝置(7)、第二氣體濃度傳感裝置(1 和活接釋放管(6)，所述示蹤氣體源C3)通過氣體連接管和減壓閥(4)與流量計( 連接，所述的活接釋放管(6)通過氣體連接管與流量計( 連接，所述第一氣體濃度傳感裝置(7)、第二氣體濃度傳感裝置(1 和流量計(5) 分別通過通過信號線與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)( 連接；所述的第一氣體濃度傳感裝置(7)由第一傳感器吸氣管(8)、第一傳感器氣泵(9)、第一傳感器(10)和第一傳感器排氣管(11)構(gòu)成； 所述的第一傳感器吸氣管(8)與第一傳感器氣泵(9)的入口相連接，第一傳感器(10)的入口與第一傳感器氣泵(9)的出口相連接，第一傳感器排氣管(11)與第一傳感器(10)的出口相連接；所述的第二氣體濃度傳感裝置(1 由第二傳感器吸氣管(13)、第二傳感器氣泵 (14)、第二傳感器(15)、第二傳感器排氣管(16)構(gòu)成；所述的第二傳感器吸氣管(1 與第二傳感器氣泵(14)的入口相連接，第二傳感器(1 的入口與第一傳感器氣泵(14)的出口相連接，第二傳感器排氣管(16)與第二傳感器(1 的出口相連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的利用示蹤氣體測量風道風量的裝置，其特征在于所述的活接釋放管(6)采用三種類型，第一種類型為低壓有動力釋放管，第二種類型為低壓無動力釋放管，第三種類型為高壓釋放管。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的利用示蹤氣體測量風道風量的裝置，其特征在于所述的低壓有動力釋放管有兩種第一種由第一釋放管(19)、微型軸流風機(20)、彎連接管和活接釋放頭0 構(gòu)成；第二種由第二釋放管和動力旋流釋放頭04)構(gòu)成；所述的活接釋放頭0 包括旋流釋放頭02-1)和散流釋放頭02-2)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的利用示蹤氣體測量風道風量的裝置，其特征在于所述的低壓有動力釋放管由伸縮頭外套管(17)和伸縮頭內(nèi)管(18)構(gòu)成；所述的伸縮頭內(nèi)管(18)表面布滿孔眼，且端面帶有拉環(huán)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的利用示蹤氣體測量風道風量的裝置，其特征在于高壓釋放管由第二釋放管和氣體噴頭0 構(gòu)成。
全文摘要
一種利用示蹤氣體測量風道風量的方法及裝置，屬于流體流量測量的技術(shù)領(lǐng)域。該裝置由數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、示蹤氣體源、減壓閥、流量計、第一氣體濃度傳感裝置、第二氣體濃度傳感裝置和活接釋放管構(gòu)成；所述的活接釋放管有三種類型，可依據(jù)流量計出口壓力的不同進行選擇。該測量方法不但不受風道內(nèi)風速分布與風速脈動的影響，而且有效利用了風道中的擾動部件，同時采用了多種類型的活接釋放管，從而確保了示蹤氣體與空氣在短距離內(nèi)充分混合。本發(fā)明具有測量精度高、適用范圍廣的優(yōu)點，可用于直風道、帶有擾動部件的風道、帶回風系統(tǒng)的風道等多種場合的測量，具有很高的實用價值。
文檔編號G01F1/704GK102353410SQ20111017563
公開日2012年2月15日 申請日期2011年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月27日
發(fā)明者李先庭, 蔣選, 邵曉亮 申請人:清華大學