散熱單節(jié)型式試驗(yàn)臺(tái)講解

散熱單節(jié)型式試驗(yàn)臺(tái)技術(shù)說(shuō)明書(shū)蘭州金諾綠色能源動(dòng)力科技有限責(zé)任公司鐵道部產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心機(jī)車車輛檢驗(yàn)站2006-08-01目錄TOC\o"1-5"\h\z目錄 3\o"CurrentDocument"第一章內(nèi)燃機(jī)車散熱單節(jié)型式試驗(yàn)臺(tái)的重要性 5\o"CurrentDocument"第二章內(nèi)燃機(jī)車散熱單節(jié)型式試驗(yàn)原理 6\o"CurrentDocument"第三章內(nèi)燃機(jī)車散熱器性能試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn) 8\o"CurrentDocument"3.1總則 8\o"CurrentDocument"3.1.1適用范圍 8\o"CurrentDocument"3.1.2基本要求 8\o"CurrentDocument"3.1.3試驗(yàn)項(xiàng)目 8\o"CurrentDocument"3.2試驗(yàn)裝置 8\o"CurrentDocument"3.3試驗(yàn)用儀器儀表 93.3.1測(cè)量流量用的儀器儀表 93.3.2測(cè)量溫度用的儀器儀表 93.3.3測(cè)量壓力用的儀器儀表 9\o"CurrentDocument"3.4測(cè)試參數(shù) 9\o"CurrentDocument"3.5試驗(yàn)方法 10\o"CurrentDocument"3.6試驗(yàn)計(jì)算方法 113.7散熱器性能試驗(yàn)計(jì)算表 13\o"CurrentDocument"第四章內(nèi)燃機(jī)車散熱單節(jié)型式試驗(yàn)大綱 14\o"CurrentDocument"4.1試驗(yàn)?zāi)康?14\o"CurrentDocument"4.2試驗(yàn)內(nèi)容 14\o"CurrentDocument"4.3試驗(yàn)方法 144.4測(cè)試參數(shù) 14\o"CurrentDocument"4.5散熱器的結(jié)構(gòu)參數(shù)和技術(shù)指標(biāo) 15\o"CurrentDocument"第五章試驗(yàn)臺(tái)介紹 165.1總體結(jié)構(gòu) 16\o"CurrentDocument"水系統(tǒng)（含加熱、管道阻力等） 185.2.1試驗(yàn)臺(tái)水系統(tǒng)的組成 18\o"CurrentDocument"5.2.2加熱控制 195.2.3系統(tǒng)管道阻力計(jì)算 21\o"CurrentDocument"空氣系統(tǒng)（含溫度調(diào)節(jié)、通道阻力等） 245.3.1空氣系統(tǒng)主要組成部件概述 245.3.2空氣系統(tǒng)溫度調(diào)節(jié) 26空氣系統(tǒng)通道阻力 27\o"CurrentDocument"5.4控制系統(tǒng) 30\o"CurrentDocument"5.5測(cè)量?jī)x表 31\o"CurrentDocument"5.5.1.壓力測(cè)量 31\o"CurrentDocument"5.5.2溫度測(cè)量 31\o"CurrentDocument"5.5.3空氣流量測(cè)量 325.5.4水流量測(cè)量 34\o"CurrentDocument"第六章試驗(yàn)臺(tái)標(biāo)定 39\o"CurrentDocument"6.1空氣流場(chǎng)標(biāo)定 39\o"CurrentDocument"6.2水流量標(biāo)定 41\o"CurrentDocument"空氣溫度標(biāo)定 41\o"CurrentDocument"6.4單流道散熱單節(jié)熱工參數(shù)標(biāo)定 41\o"CurrentDocument"6.5雙流道散熱單節(jié)測(cè)量標(biāo)定 44\o"CurrentDocument"第七章試驗(yàn)臺(tái)操作規(guī)程 48第一章內(nèi)燃機(jī)車散熱單節(jié)型式試驗(yàn)臺(tái)的重要性散熱器是內(nèi)燃機(jī)車的重要部件之一，它用來(lái)冷卻內(nèi)燃機(jī)車內(nèi)的水、機(jī)油以及液力傳動(dòng)油的冷卻水。散熱器應(yīng)保證使水及其他被冷卻介質(zhì)的溫度維持在一定范圍內(nèi)，以使內(nèi)燃機(jī)車及其他裝置無(wú)論外界氣溫條件如何均能正常進(jìn)行工作。內(nèi)燃機(jī)車散熱器單節(jié)由連接箱，銅管，散熱片，管板補(bǔ)強(qiáng)板和側(cè)護(hù)板等組成，散熱器采用單節(jié)形式有利于內(nèi)燃機(jī)車配件的標(biāo)準(zhǔn)化，一體化，給制造檢修部門(mén)帶來(lái)方便。所用散熱器單節(jié)數(shù)目的多少，要根據(jù)機(jī)車功率的大小，應(yīng)散走的熱量多少計(jì)算而定。隨著內(nèi)燃機(jī)車功率的強(qiáng)化和提高，這就對(duì)內(nèi)燃機(jī)車散熱器散熱量、可靠性等有了更高的要求，內(nèi)燃機(jī)車散熱器試驗(yàn)臺(tái)就是對(duì)單節(jié)散熱器散熱能力進(jìn)行測(cè)試檢驗(yàn)的試驗(yàn)設(shè)備。散熱器實(shí)驗(yàn)臺(tái)由開(kāi)式低速風(fēng)洞和可控硅加熱循環(huán)水系統(tǒng)組成。它的研究對(duì)象是散熱器單節(jié)。散熱器單節(jié)安裝在風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)段中，水由可控硅加熱器加熱，經(jīng)過(guò)進(jìn)水管輸送到散熱器單節(jié)，在散熱器單節(jié)中被風(fēng)洞中的流動(dòng)空氣冷卻，最后由回水管流回加熱器水箱。散熱器試驗(yàn)臺(tái)能真實(shí)模擬散熱器在機(jī)車上的工作環(huán)境，對(duì)散熱器的工作性能進(jìn)行技術(shù)分析。通過(guò)對(duì)散熱器單節(jié)傳熱系數(shù)、散熱面積、散熱量及空氣壓力損失等參數(shù)進(jìn)行測(cè)試，得到整個(gè)散熱器的性能指標(biāo)，為內(nèi)燃機(jī)車散熱器的改進(jìn)和生產(chǎn)提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。新制造的散熱器或在用中的散熱器都必須通過(guò)抽檢進(jìn)行散熱器的性能試驗(yàn)，來(lái)確定該散熱器能否達(dá)到預(yù)期的散熱效果，保證機(jī)車的運(yùn)行安全。第二章內(nèi)燃機(jī)車散熱單節(jié)型式試驗(yàn)原理根據(jù)試驗(yàn)要求的加熱量，該試驗(yàn)臺(tái)采用可控硅加熱器將水加熱到試驗(yàn)所需的工作溫度，與來(lái)自風(fēng)洞的流動(dòng)冷卻空氣在散熱器中進(jìn)行熱交換。其主要檢測(cè)項(xiàng)目為測(cè)試樣品的進(jìn)氣溫度，出氣溫度，空氣流量，空氣靜壓，空氣壓差，進(jìn)水溫度，出水溫度，水流量，水壓差及大氣壓力，檢驗(yàn)樣品的傳熱及流體壓力損失性能等。在給定的額定參數(shù)附近改變工作參數(shù)，得到各工作工況下的性能參數(shù)，從而利用熱平衡的原理來(lái)檢測(cè)和標(biāo)定散熱器。計(jì)算原理：出氣（a出氣（a2）已知：換熱器面積（F）,水流量（V）,空氣流量（V）,進(jìn)水溫度（t1）,進(jìn)氣溫度（J）w a w1 a1對(duì)數(shù)平均溫度：gtLJm(t—t)-t(-t)gtLJm^4w_2 a2w? 1lt-1In-^4——2t-ta2w1由熱量的計(jì)算式：Q=mc (t -1)a apaala2二mc 二mc (twp w2—t)w1Q=kxFxAtm系統(tǒng)達(dá)到熱平衡時(shí)有Q=Q=Q，則可以求出換熱系數(shù)k：awk=1FxAtm根據(jù)熱平衡的原理可以求出散熱器的換熱量和換熱系數(shù)，進(jìn)一步可以與出廠標(biāo)定參數(shù)進(jìn)行比較，確定散熱器進(jìn)一步改進(jìn)的方向和方法，并且我們可以測(cè)得散熱器水道和氣道的阻力損失，確定散熱器內(nèi)的管道阻力。第三章內(nèi)燃機(jī)車散熱器性能試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)——TB1734-863.1總則3.1.1適用范圍本標(biāo)準(zhǔn)適用于內(nèi)燃機(jī)車空氣冷卻的水散熱器性能試驗(yàn)3.1.2基本要求提交試驗(yàn)的散熱器必須符合有關(guān)國(guó)際和部標(biāo)的規(guī)定，同時(shí)還應(yīng)是符合產(chǎn)品圖樣和設(shè)計(jì)文件技術(shù)要求的和合格產(chǎn)品。提交試驗(yàn)的散熱器必須通過(guò)不低于工作壓力1.5倍的壓力試驗(yàn)，保壓5分鐘，不得滲漏變形各種測(cè)試儀表須按期作計(jì)量檢定。3.1.3試驗(yàn)項(xiàng)目散熱器性能試驗(yàn)是測(cè)試散熱器的傳熱性能和流體阻力特性的專門(mén)試驗(yàn)散熱器性能試驗(yàn)需測(cè)定散熱器的散熱量Q、傳熱系數(shù)K、空氣阻力損失Pw隨流體速度變化的關(guān)系。3.2試驗(yàn)裝置為了模擬機(jī)車散熱器的運(yùn)用工況，滿足流體溫度和流量的調(diào)節(jié)需要及較準(zhǔn)確的測(cè)試各有關(guān)參數(shù)，試驗(yàn)裝置由水系統(tǒng)和空氣系統(tǒng)兩部分組成。水系統(tǒng)由水泵組、水加溫裝置、水量調(diào)節(jié)裝置、水溫調(diào)節(jié)裝置、水量測(cè)量裝置、膨脹水箱、排氣裝置及管路等部件組成。空氣系統(tǒng)由風(fēng)機(jī)組、風(fēng)洞、風(fēng)量調(diào)節(jié)裝置、風(fēng)溫調(diào)節(jié)裝置及風(fēng)道等部件組成。⑴風(fēng)洞由入口段、整流段、收縮段、測(cè)量段及試驗(yàn)組成。⑵測(cè)量段和試驗(yàn)段應(yīng)采用保溫隔熱措施。⑶空氣系統(tǒng)和水系統(tǒng)各風(fēng)道、管路、閥門(mén)等部不得漏氣、漏水。3.3試驗(yàn)用儀器儀表3.3.1測(cè)量流量用的儀器儀表空氣流量用畢托管及其二次儀表0.01mm刻度地補(bǔ)償式微壓計(jì)測(cè)量。也可用精度相當(dāng)?shù)钠渌问搅髁坑?jì)測(cè)量。測(cè)量空氣流量的風(fēng)洞測(cè)量段的流場(chǎng)系數(shù)不低于0.95水流量用渦輪流量變送器及其二次儀表頻率計(jì)測(cè)量。也可用容積法、孔板流量計(jì)或其他測(cè)量裝置測(cè)定。3.3.2測(cè)量溫度用的儀器儀表散熱器進(jìn)口空氣平均溫度及出口空氣平均溫度用網(wǎng)狀電阻溫度計(jì)及其二次儀表精度為0.02級(jí)的測(cè)溫雙臂電橋或用網(wǎng)狀熱電偶堆及其二次儀表0.1級(jí)電位差計(jì)測(cè)定。也可用精度相當(dāng)?shù)钠渌麥囟扔?jì)測(cè)定。散熱器進(jìn)出口水的溫度用分度值為0.1°c的標(biāo)準(zhǔn)玻璃溫度計(jì)測(cè)量。也可用精度相當(dāng)?shù)钠渌麥囟扔?jì)測(cè)量。3.3.3測(cè)量壓力用的儀器儀表散熱器前的空氣靜壓環(huán)及其二次儀表一級(jí)精度傾斜微壓計(jì)測(cè)量。測(cè)壓環(huán)市連通數(shù)個(gè)測(cè)壓管的環(huán)形管。測(cè)壓管內(nèi)孔與測(cè)壓孔應(yīng)在同一中心線上并垂直于氣流方向。測(cè)壓孔直徑為l-2mm，均勻分布在測(cè)量段風(fēng)筒的同一橫截面上，其內(nèi)表面不得有毛刺。靜壓得測(cè)量也可用精度相當(dāng)?shù)钠渌麅x表測(cè)量。測(cè)壓孔距散熱器進(jìn)出氣端面的距離為100?150mm。散熱器前后的困難國(guó)企阻力可用3.3.1款規(guī)定的方法分別測(cè)量散熱器前后的靜壓，再計(jì)算求得。也可用測(cè)試散熱器前后空氣壓差的方法直接測(cè)定。水的壓力不低于0.4級(jí)標(biāo)準(zhǔn)壓力表測(cè)量。也可用U型水銀壓力計(jì)或精度相當(dāng)?shù)钠渌麎毫π蜌鈮河?jì)測(cè)量。3.4測(cè)試參數(shù)性能試驗(yàn)應(yīng)測(cè)試下列各參數(shù)：散熱器前空氣平均溫度 T，t K，°Ca1a12.散熱器后空氣平均溫度T，ta2 a2K，°C3.空氣流量Vam3/h4.散熱器前空氣靜壓hstPa5.散熱器前后空氣壓差A(yù)PaPa6.散熱器進(jìn)水溫度T，tw1 w1K，°C7.散熱器出水溫度T，tw2 w2K，°C8.水流量VWm3/h9.散熱器進(jìn)出口水壓差A(yù)PWPa10.大氣壓力BPa3.5試驗(yàn)方法散熱器性能試驗(yàn)是用實(shí)物再專用試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行，傳熱性能試驗(yàn)室在固定散熱器的水速w、散熱器的進(jìn)水溫度t在規(guī)定值工況下進(jìn)行，選定空w a1氣的重量流速卩，當(dāng)水和空氣的溫度、流量穩(wěn)定后，同時(shí)采點(diǎn)，測(cè)定并記錄4.1和1.10條所規(guī)定的a各有關(guān)參數(shù)，相同試驗(yàn)點(diǎn)重復(fù)采點(diǎn)3?5次，求取各參數(shù)的平均值。改變散熱器的空氣重量流速卩，保持散熱器的水速w、進(jìn)水溫度t、進(jìn)口空氣溫度t在5.2a w w1 a1條的規(guī)定值不變，并按5.2條方法進(jìn)行試驗(yàn)和采點(diǎn)?？諝庵亓苛魉俚母淖儜?yīng)在額定工況附近范圍內(nèi)選去不少于六個(gè)不同的試驗(yàn)點(diǎn)。同時(shí)測(cè)量散熱器的空氣阻力。散熱器的水阻試驗(yàn)在額定水速附近范圍內(nèi)選去不少于六個(gè)不同的水速，測(cè)試散熱器進(jìn)出口稅的壓力或壓差。按散熱器性能試驗(yàn)計(jì)算表的程序和計(jì)算方法散熱器的傳熱系數(shù)K、散熱量Q、空氣阻力AP、a水阻力AP等參數(shù)，并繪制一組K=(U)、Q=f(U)、Ap=f(U)及AP=f(w)的關(guān)系曲線。w a W a a a ww根據(jù)需要，可另選其他不同水速，按照5.2至5.5條的程序和方法進(jìn)行不同工況的試驗(yàn)和數(shù)據(jù)整理，從而又可得出其他不同水速下的傳熱性能和流體阻力特性試驗(yàn)結(jié)果。

散熱器進(jìn)行水溫度t；與預(yù)定值不得超過(guò)±0.2°C，進(jìn)氣溫度t，與規(guī)定值不得超過(guò)±5°C。wa各試驗(yàn)點(diǎn)水側(cè)方熱量Q與空氣側(cè)吸熱量Q之間的熱平衡誤差不超過(guò)±5%Wa3.6試驗(yàn)計(jì)算方法1.水流量計(jì)算（渦輪流量計(jì)）nv二fx3.6w￡w式中：vw水流量式中：vw水流量頻率計(jì)每秒次數(shù)HZ流量計(jì)系數(shù)2.用畢托管測(cè)量流場(chǎng)時(shí)，平均動(dòng)壓的計(jì)算h二Jh+Jh+.%d1 Vd2?.…盯丫dn1丿式中：hd――平均動(dòng)壓，pah,h,h―同一畢托管在不同測(cè)點(diǎn)處的實(shí)際動(dòng)壓d1d2 d3h=￡'h'd h=￡'h'd h=￡'h'dd11 d12 d1 n式中￡'――畢托管校正系數(shù)h,h,h――微壓計(jì)動(dòng)壓讀數(shù)，p。d1 d2 d3 a空氣流量v的計(jì)算a二3600-f?￡hPdv――空氣流量m3/hah――測(cè)量段截面中心空氣實(shí)際動(dòng)壓Pad測(cè)量段空氣密度 kg/m3

f——測(cè)量段橫截面積m3￡——流場(chǎng)系數(shù)散熱器前空氣密度p的計(jì)算B+hB+hp= st= st-R(273+1)RTa1 A1式中：p 空氣密度 kg/m3B——大氣壓力 Pah——散熱器前空氣靜壓PastT,t——散熱器前空氣平均溫度 K,°CA1a1R——?dú)怏w常數(shù)，對(duì)于空氣R=287.1J/（kg.m）對(duì)數(shù)平均溫度差A(yù)T的計(jì)算5（t-1）-（t-1） （T-T）-（T-T）ala2a1InTwiTOC\o"1-5"\h\zAT=w1a2w2 al=ala2a1InTwi\o"CurrentDocument"t-t tInw1 a2w2t-w2w2 a1式中：AT——對(duì)數(shù)平均溫差 KT，t——散熱器進(jìn)水溫度 K，Cw1 w1T，t——散熱器出水溫度K，Cw2 w2T，t——散熱器前空氣平均溫度 K，Ca1 a1T，t——散熱器后空氣平均溫度 K，Ca2 a2￡——校正系數(shù)t其他參照《散熱器性能試驗(yàn)計(jì)算表》的程序和公式計(jì)算。油散熱器的性能試驗(yàn)方法按照標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。其不同點(diǎn)是將本標(biāo)準(zhǔn)中的試驗(yàn)裝置、儀器儀表、測(cè)試參數(shù)、計(jì)算方法中的有關(guān)水關(guān)系系統(tǒng)改為相應(yīng)得油系統(tǒng)，水參數(shù)改為相應(yīng)的油參數(shù)。3.7散熱器性能試驗(yàn)計(jì)算表第四章內(nèi)燃機(jī)車散熱單節(jié)型式試驗(yàn)大綱4.1試驗(yàn)?zāi)康?．為了保證散熱器的產(chǎn)品質(zhì)量，考核其性能參數(shù)是否達(dá)到國(guó)家和鐵道部有關(guān)規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)，是否滿足設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的規(guī)定和設(shè)計(jì)計(jì)算的要求。2．為散熱器鑒定、裝車運(yùn)用或批量生產(chǎn)提供檢驗(yàn)數(shù)據(jù)和資料。4.2試驗(yàn)內(nèi)容測(cè)定散熱器的散熱量、傳熱系數(shù)、流體阻力特性等參數(shù)。在進(jìn)水溫度t=88°C，進(jìn)氣溫度t=40°C,水流量V=5.26ms/h(水流速Ww=1.04m/s)的條件下，w1 a1 w測(cè)試不同空氣流量V下對(duì)傳熱性能的影響。a在上述條件下，測(cè)試空氣、水通過(guò)散熱器的流體阻力特性。4.3試驗(yàn)方法按照鐵標(biāo)TB1734-86“內(nèi)燃機(jī)車散熱器性能試驗(yàn)方法”進(jìn)行。1.按照4.2要求，調(diào)節(jié)并固定散熱器的進(jìn)水溫度t、水流量V和進(jìn)氣溫度t，選定空氣流量Vw1 w a1 a在某一定值，當(dāng)各參數(shù)穩(wěn)定后同時(shí)采點(diǎn)，測(cè)定各有關(guān)參數(shù)。2?在相同進(jìn)水溫度t，進(jìn)氣溫度t和水流量V條件下，改變空氣流量V，然后試驗(yàn)和采點(diǎn)?？誻1 a1 w a氣流量的變化在額定點(diǎn)附近至少取六個(gè)不同的試驗(yàn)點(diǎn)。相同試驗(yàn)點(diǎn)采點(diǎn)3次，求取平均值。4?根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)，按規(guī)定計(jì)算公式和程序計(jì)算出試驗(yàn)結(jié)果并繪制傳熱系數(shù)(k=Q/F/At)，散m熱量Q，空氣阻力隨空氣流量的關(guān)系曲線。w4.4測(cè)試參數(shù)1.進(jìn)水溫度tw1C2.出水溫度tw2C3.進(jìn)氣溫度ta1C4.出氣溫度ta2C5.水流量Vm3/h6.空氣流量Vwm3/h7.進(jìn)氣壓力Pa1Pa8.出氣壓力Pa2Pa9.進(jìn)水壓力Pw1Pa10.出水壓力Pw2Pa4.5散熱器的結(jié)構(gòu)參數(shù)和技術(shù)指標(biāo)1.氣道面積fam22.水道面積fwm23.傳熱面積Fm24.水流量Vwm3/h5.空氣流量Vam3/h6.傳熱系數(shù)kW/(m27.散熱量QkW8.空氣阻力損失△PPa第五章試驗(yàn)臺(tái)介紹5.1總體結(jié)構(gòu)該試驗(yàn)臺(tái)主要包括風(fēng)機(jī)電機(jī)組，空氣循環(huán)系統(tǒng)，水加熱循環(huán)系統(tǒng)，控制系統(tǒng)和儀表測(cè)量系統(tǒng)五部分，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)水、空氣流量，水、空氣溫度的測(cè)量和對(duì)單流道和雙流道散熱單節(jié)的傳熱性能的測(cè)定，以及對(duì)水、空氣壓力損失性能的測(cè)量。出風(fēng)口;A\lz進(jìn)風(fēng)口降溫降溫升溫升溫￡J

圖5-1.試驗(yàn)臺(tái)簡(jiǎn)圖1.電動(dòng)機(jī)2.離心通風(fēng)機(jī)3.圓管4.擴(kuò)壓段5.過(guò)渡段（二）6.閘閥7.試驗(yàn)段8.收縮段9.過(guò)渡段出風(fēng)口進(jìn)風(fēng)口降溫升溫升溫Ej一）10.整流網(wǎng)11.穩(wěn)定段12.拐角13.拐角14.整流網(wǎng)15.漸擴(kuò)管16.連接體（二）17.出風(fēng)口 18.進(jìn)風(fēng)管19.蝶閥20蝶閥21.蝶閥22.進(jìn)風(fēng)口23.回風(fēng)管24.支架25.支架26.支架27.支架28.支架5.2水系統(tǒng)（含加熱、管道阻力等）5.2.1試驗(yàn)臺(tái)水系統(tǒng)的組成4668553510525.2.1試驗(yàn)臺(tái)水系統(tǒng)的組成4668553510527圖5-2.水系統(tǒng)簡(jiǎn)圖1－單節(jié)散熱器 2-循環(huán)水泵 3-水加熱爐 4-補(bǔ)水水箱1．加熱水系統(tǒng)——由于要對(duì)內(nèi)燃機(jī)的實(shí)際工況進(jìn)行模擬，所以水系統(tǒng)必須具有加熱水系統(tǒng)，加熱水系統(tǒng)主要部分為加熱爐，并在加熱爐上安裝溫度測(cè)量裝置，以保證試驗(yàn)時(shí)所需溫度。2．循環(huán)動(dòng)力支持——主要由一臺(tái)離心式水泵提供循環(huán)水動(dòng)力，根據(jù)內(nèi)燃機(jī)單節(jié)散熱器水系統(tǒng)最大流量以及揚(yáng)程可以進(jìn)行選擇。流量測(cè)量系統(tǒng)一一根據(jù)流量測(cè)量實(shí)際，在水平管道上分別安裝DN32,DN50渦輪流量計(jì)。4．補(bǔ)水系統(tǒng)——主要部分為補(bǔ)水水箱。5.管道與閥門(mén)——根據(jù)實(shí)際水系統(tǒng)需要DN65,DN50,DN40,DN32,DN25管道以及與其管徑配套的閥門(mén)。5.2.2加熱控制1．加熱功率的計(jì)算在本試驗(yàn)臺(tái)上，運(yùn)用45個(gè)加熱管進(jìn)行加熱的。將45個(gè)加熱管分成3組，每組的各個(gè)U型加熱管都相互并聯(lián)，每個(gè)加熱管的電阻通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)得R=25Q,其每相的電壓為220V。每個(gè)加熱管的功率：PU2/R=1936W而45個(gè)加熱管的總加熱功率：P=87120W圖5-3.負(fù)載連接簡(jiǎn)圖具體電路如下：圖5-4.負(fù)載連接電路2．可控硅加熱控制

采用CA3059，它是雙向晶閘管控制集成電路。CA3059主要特性參數(shù)為：1.工作電壓為交流為5—270v,一般使用220V；2?外部觸發(fā)直流電壓為1.4v，禁止輸出直流電壓為lv；3.開(kāi)關(guān)脈沖時(shí)間為50us；4?傳感器電阻為2—lOOkQ，調(diào)整電阻為2—100kQ；5.最大驅(qū)動(dòng)電流大于150mA，可驅(qū)動(dòng)1—500mA的雙向晶閘管。其控制系統(tǒng)如下圖：圖5-6加熱溫度控制5.2.3系統(tǒng)管道阻力計(jì)算已知：內(nèi)燃機(jī)單節(jié)散熱器水系統(tǒng)平均流量V=9m3/h,入口溫度t,散熱器散熱損失能量Q=50kW,w w1假設(shè)散熱器平均水溫t二85?5°c，查動(dòng)力工程師手冊(cè)表1.2-13可知：表5-1：t/'oCP/kgm-3C/KJ.(kg.Kp)-卩x106p.s-1a08970.84.195354.109965.34.208314.9差值法求解當(dāng)t=85.5oc時(shí)P=967.8kgm~3Cp=4.203KJ-(kg-K)_1卩二330.1x10-6p.s-ia質(zhì)量流量：V=p.V二(967.8x9)/3600+2.42kg.s-1mw散失熱量：Q=V.C.tmwp可知：t=Q/VC=50/2.42x4.203=4.92oCmwp平均溫度：t二tw-tf/2貝V出口水溫：tw=tf-t=88-4.92=83.18oC定性溫度：t二t+1/2=83.18+88.0=85.59°Cwf與平均溫度誤差耳=(85.59-85.5)/85.59=0.001,不足1%,因此物性參數(shù)參照當(dāng)溫度為85.5C時(shí)的物性參數(shù)。阻力損失包括沿程阻力損失和局部阻力損失兩種。由于粘性摩擦在均直管內(nèi)的充分發(fā)展流動(dòng)中產(chǎn)生的水利損失稱沿程損失。實(shí)際流體流經(jīng)漸縮管漸擴(kuò)管、突擴(kuò)管、突縮管以及彎頭、閥門(mén)等管道構(gòu)件和連接件時(shí)的水利損失稱局部損失。1）沿程阻力是造成沿程水頭損失的主要原因,計(jì)算沿程損失的公式是達(dá)西公式。2）局部阻力處的流動(dòng)比較復(fù)雜，在計(jì)算時(shí)為了方便，我們采用水頭損失疊加的原則，將局部阻力損失折合成一個(gè)適當(dāng)長(zhǎng)度上的沿程阻力損失，利用當(dāng)量管長(zhǎng)代替局部部件的長(zhǎng)度。局部阻力的當(dāng)量管長(zhǎng)込二可〃計(jì)算公式：h計(jì)算公式：h尼jdv2 v2=q■—2g 2g其中Z稱為局部阻力系數(shù)總阻力損失 h"孚盞具體計(jì)算數(shù)據(jù)使用DN50的流量計(jì)時(shí)沿程阻力損失1d=65mmlV2h=X =0.009mii d2gl=770mm九=0.027V=0.75m/s2d=50mmlV2h—X? - =0.617m12 d2gl=12098mm九=0.031V=1.27m/shl=h]]+hl2=0.626m局X=8.258r1hj1=空工e=0.752m12g 1

部阻力損失工乙=0.52hj=空=0.028m22g 2hj=hj]+hj2=0.780mh二h]+hj=1.046m使用DN32的流量計(jì)時(shí)沿程阻力損失1d=65mmh=X =0.009mr d2gl=770mm九=0.027V=0.75m/s2d=50mmh=X-l-以=0.478m2 d2gl=9376mm九=0.031V=1.27m/s3d=32mmh-X-l-V=1.590m3 d2gl=3162mm九=0.033V=3.11m/sh]二h]+h2+h3=2.078mm

局部阻力損失工g=6.145V2phj= S局部阻力損失工g=6.145V2phj= Sa=0?506m1 2g "Sa=0.500=2—2Hj= Sg=0?028m2 2g "Sa=2.5903—2Hj=+Sa=1.278m3 2g ■hj=hji +hj2+hj3 =1.812mh二h]+hj=3.890m總阻力損失h=hl+hj=3.890m5.3空氣系統(tǒng)（含溫度調(diào)節(jié)、通道阻力等）5.3.1空氣系統(tǒng)主要組成部件概述風(fēng)機(jī)機(jī)組類型：離心通風(fēng)機(jī)容量：功率25kw、流量:9880m3.h、全壓：616〃作水注、主軸轉(zhuǎn)數(shù)：2900rmino類型：電機(jī)型號(hào)：Y100M2－2功率：15千瓦電流：29.4安電壓：380伏轉(zhuǎn)速：2930轉(zhuǎn)/分防護(hù)等級(jí)：IP44頻率：50赫茲重量：128公斤接法：A2?穩(wěn)定段穩(wěn)定段又稱安定段，是使氣流保持均勻穩(wěn)定的等直徑管道，穩(wěn)定段裝有蜂窩器，沙網(wǎng)等整流設(shè)備，目的是為了使氣流均勻或降低紊流度，是收縮段設(shè)計(jì)的前提。穩(wěn)定段通常是一個(gè)等截面管道。下游與收縮段相接，所以其面積大小取決于風(fēng)洞收縮比的要求。普通單迥流風(fēng)洞，第四拐角下游就是穩(wěn)定段，流動(dòng)截面沒(méi)有變化。開(kāi)路風(fēng)洞的穩(wěn)定段前方還有一個(gè)光滑唇口，使氣流能從各個(gè)方向光滑的進(jìn)入風(fēng)洞。如果穩(wěn)定段的截面形狀相似于實(shí)驗(yàn)段，可使收縮段簡(jiǎn)單些。穩(wěn)定段對(duì)氣流的影響是由于它的長(zhǎng)度。相當(dāng)長(zhǎng)度的等截面管道對(duì)氣流有穩(wěn)定作用。如果是穩(wěn)定段中不設(shè)置任何整流裝置，它就必須足夠長(zhǎng)，使得氣流在流動(dòng)過(guò)程中有足夠的時(shí)間調(diào)整運(yùn)動(dòng)方向、速度分布并衰減速紊流度。實(shí)際上一般穩(wěn)定段都設(shè)有整流裝置。3?收縮段收縮段的作用是使氣流均勻穩(wěn)定的加速，收縮段的要求是：1、 氣流沿收縮段流動(dòng)時(shí)，洞壁上不出現(xiàn)分離2、 收縮段出口的氣流要均勻，平直而穩(wěn)定。3、 收縮段不宜過(guò)長(zhǎng)。收縮段過(guò)長(zhǎng)，會(huì)使風(fēng)洞建設(shè)投資增加，而且能量損失增大。收縮段的性能主要取決于兩個(gè)因素。一是收縮比，即收縮段進(jìn)口面積與出口面積之比；二是收縮曲線。4?實(shí)驗(yàn)段收縮段是整個(gè)風(fēng)洞的中心，模型裝在此處進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。試驗(yàn)段設(shè)計(jì)的要求：1、 實(shí)驗(yàn)段的基本要求還是氣流必須均勻穩(wěn)定，要達(dá)到性能指標(biāo)，除實(shí)驗(yàn)段本身外，還牽涉到風(fēng)洞各部件的設(shè)計(jì)。2、 實(shí)驗(yàn)段的口徑與截面形狀。實(shí)驗(yàn)段口徑對(duì)圓截面是它的直徑，對(duì)非圓截面是指其j截面特征長(zhǎng)度。在滿足試驗(yàn)要求的前提下，口徑應(yīng)盡量小。第一章已經(jīng)提到，風(fēng)動(dòng)的造價(jià)大致與試驗(yàn)段口徑的三次方成比例，而驅(qū)動(dòng)功率也與它的二次方成比例。所以盡可能減小口徑是十分重要的。根據(jù)主要模型對(duì)象的形狀合理的選擇截面形狀，可以減小試驗(yàn)段的面積。3、 試驗(yàn)段風(fēng)速。雖然對(duì)于不可壓流來(lái)說(shuō)，馬赫數(shù)已經(jīng)不成為主要相似準(zhǔn)則。但有些情況下m數(shù)仍然對(duì)數(shù)據(jù)有影響，如測(cè)定最大升力系數(shù)等。對(duì)風(fēng)速的要求主要來(lái)自雷諾數(shù)。風(fēng)速大一些，風(fēng)扇的速率比較高，風(fēng)洞的能量比也高。但是，驅(qū)動(dòng)功率是與風(fēng)速的三次方成比例。我們必須根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，確定風(fēng)洞的最常用速度。如果風(fēng)扇不能變速的話，則應(yīng)根據(jù)這個(gè)速度確定風(fēng)扇的設(shè)計(jì)點(diǎn)。4、 裝卸模型方便。5?擴(kuò)壓段也稱擴(kuò)壓器或擴(kuò)散段。擴(kuò)壓段的作用是把氣流的動(dòng)能變成壓力能。由于風(fēng)洞損失與流速的二次方成正比，所以經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)段的氣流應(yīng)盡量降低速度，把動(dòng)能轉(zhuǎn)變成壓力能。但是減速必然伴隨以損失，即動(dòng)能不可能全部變成壓力能。在沒(méi)有分離的情況下，氣流在擴(kuò)壓段的損失主要有兩種，一種是摩擦損失，相當(dāng)于氣流流過(guò)普通等直徑管道所遇到的摩擦損失。另一種是擴(kuò)壓損失，但本質(zhì)上也是摩擦損失。5.3.2空氣系統(tǒng)溫度調(diào)節(jié)機(jī)車散熱器的進(jìn)氣溫度是限制在一定范圍內(nèi)的，是一個(gè)定值。散熱器單節(jié)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的系統(tǒng)要經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)，才能達(dá)到實(shí)驗(yàn)對(duì)進(jìn)氣溫度的要求。實(shí)驗(yàn)臺(tái)工作時(shí)，空氣由進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入風(fēng)洞中，我們選用熱電阻溫度計(jì)來(lái)測(cè)量風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)段模型的進(jìn)氣溫度和出氣溫度，我們將熱電阻如圖所示的安裝：B向 B向圖5-7.熱電阻安裝熱電阻1測(cè)量散熱器的進(jìn)氣溫度，熱電阻2測(cè)量散熱器的出氣溫度。電阻網(wǎng)采用銅絲，如圖所示的分布目的是為了使測(cè)點(diǎn)分布均勻，使測(cè)量更加準(zhǔn)確。溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)如圖所示：

圖5-8.圖5-8.溫度調(diào)節(jié)示-1、1、2、3分別為溫度調(diào)節(jié)閥。 B向?qū)嶒?yàn)臺(tái)工作時(shí)，空氣由進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入風(fēng)洞中，我們用熱電阻溫度計(jì)測(cè)量出散熱器單節(jié)的進(jìn)氣溫度t]和出氣溫度t。2假設(shè)規(guī)定進(jìn)氣溫度為t根據(jù)公式，Q=m'CpA0t式中 Q為氣體所吸收的熱量，Cp為空氣的比熱，m'=—為空氣質(zhì)量，P/P'空氣的密度，A為吸熱前后空氣的溫度差值。t在低速風(fēng)洞中，認(rèn)為空氣是不可壓縮的則：低溫氣體與高溫氣體的體積之比紅=纟吸=mC(t0_[)VQ m'Cp(t-1)高放 2 0試驗(yàn)中為保證所需的空氣溫度，通常將調(diào)節(jié)閥3固定在最大位置，調(diào)節(jié)閥1和閥2，也就是調(diào)節(jié)進(jìn)入系統(tǒng)的循環(huán)熱風(fēng)量，以使進(jìn)口溫度達(dá)到規(guī)定值范圍。5.3.3空氣系統(tǒng)通道阻力離心通風(fēng)機(jī)的容量為15kW、流量9880m3/h，全壓616mmHO,2主軸轉(zhuǎn)數(shù)2900r/min，風(fēng)機(jī)流量Q=2.744ms/s管道由在凈化后銹蝕不大的鋼板焊接而成，在流體力學(xué)手冊(cè)上查得粗糙度A=0.15mm

具體的計(jì)算數(shù)據(jù)見(jiàn)下表：沿程阻力損失連接體(3)d=450mmh=0.0864Pafl=220mm九=0.019V=4.314m/s2 進(jìn)風(fēng)口(2)與進(jìn)風(fēng)管(18)d=148mmh=12.603Pafl=3000mm九=0.022V=7.518m/s沿段定穩(wěn)1/(\3d=169mmh=1.456Pafl=7350mm九=0.024V=5.228m/s試驗(yàn)段4⑺d=70mmh=30.998Pafl=7350mm九=0.026V=14.913m/s5整流段(10,14)d=6.25mmh=25.519Pafl=1900mm九=0.06V=5.228m/s

h二h+h+h+h+h=74.662pf f1 E2 f3 f4 ￡5 a局部阻力損失1連接體（二）匚=0.317h=4.10Paj2 拐角（12,13）匚=0.156h=4.042Paj局3收縮段（8）匚=0.018h=1.960Paj4擴(kuò)壓段（4）:=0.197h=5.94Paj5過(guò)渡段（一）:=0.018h=1.423Paj6過(guò)渡段（二）匚=0.003h=0.034Paj7 閘閥（六）:=3.2h=193.267Paj8 蝶閥（19,20，21）:=10h=602.3Paj9連接體（二）（16）:=0.05h=1.338Paj01 回風(fēng)管（23）:=0.15h=9.035Paj11 出風(fēng)口（17）:=0.204h=12.288Pajh=h+h+h+h+h+h+h+h+h+h+h=646.457Paj j1 j2 j3 j4 j5 j6 j7 j8 j9 j10 j11總阻力損失 h=h+h=720.119Pafj5.4控制系統(tǒng)電機(jī)的啟動(dòng)方式為直接啟動(dòng)，直接啟動(dòng)也稱全壓?jiǎn)?dòng)，電機(jī)的動(dòng)作原理如下啟動(dòng)：松開(kāi)啟動(dòng)按鈕BS2，由于接觸器KM常開(kāi)輔助觸頭已閉合自鎖，控制電路仍保持接觸，電動(dòng)機(jī)M仍保持接通，電動(dòng)機(jī)M繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。停止：過(guò)載保護(hù)：電路圖如下：

5.5測(cè)量?jī)x表圖5.5測(cè)量?jī)x表圖5-9.電動(dòng)機(jī)動(dòng)作電路圖5.5.1.壓力測(cè)量壓力測(cè)量采用彈簧管式壓力計(jì)。彈性式壓力表是利用彈性敏感元件（如彈簧管）的彈性變形來(lái)平衡被測(cè)壓力，彈性元件之所以發(fā)生變形是壓力作用的結(jié)果。一般彈性敏感元件的彈性變形量很小，都需要經(jīng)過(guò)放大機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)將變形量加以放大，并轉(zhuǎn)換成被測(cè)量值的指針位移。因使用的彈性元件的形狀及作用形式有不同，相應(yīng)地有c型彈簧管、螺旋彈簧管、膜片、膜盒和波紋管等類型的彈性式壓力儀表。5.5.2溫度測(cè)量溫度測(cè)量采用熱電阻溫度計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)水銀溫度計(jì)。散熱單節(jié)試驗(yàn)臺(tái)溫度測(cè)量系統(tǒng)主要包括：散熱器進(jìn)氣溫度測(cè)量、散熱器出氣溫度測(cè)量、散熱器進(jìn)水溫度測(cè)量、散熱器出水溫度測(cè)量等。本試驗(yàn)臺(tái)選用熱電阻溫度計(jì)測(cè)量空氣溫度。熱電阻溫度計(jì)是中低溫區(qū)最常用的一種溫度測(cè)量?jī)x表。它由熱電阻，顯示儀表和連接儀表組成。它的主要特點(diǎn)是測(cè)量精度高，性能穩(wěn)定。熱電阻測(cè)溫是基于金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來(lái)進(jìn)行溫度測(cè)量的。熱電阻大都由純金屬材料制成，目前應(yīng)用最多的是鉑和銅，此外，現(xiàn)在已開(kāi)始采用鎳、錳和銠等材料制造熱電阻。5.531畢托管原理畢托管的構(gòu)造原理如圖所示畢托管是用來(lái)測(cè)量運(yùn)動(dòng)流體內(nèi)任一點(diǎn)速度的儀器。最常用的半球頭畢托管，它是試驗(yàn)和測(cè)試中常用的結(jié)構(gòu)型式。畢托管的直徑應(yīng)選用ds0.035D（D為被測(cè)管道的內(nèi)徑）。全壓測(cè)孔開(kāi)在半球頭的頂端,孔徑為0.3d；靜壓測(cè)孔開(kāi)在距端頭部（3?5）d處距支柄（8?10）d的地方。一般為8個(gè)均勻分布的e0.1d小孔。全壓與靜壓分別由兩個(gè)細(xì)管引至全壓端1與靜壓端2,再用膠皮管連接到微壓計(jì)上,即可測(cè)出動(dòng)壓,計(jì)算出流速。為了便于在測(cè)量管道上安裝畢托管,一般畢托管都附有導(dǎo)向套,它可以旋入相同內(nèi)螺紋的測(cè)孔管座上,導(dǎo)向套可做成整體永遠(yuǎn)附在畢托管上。畢托管既可測(cè)量動(dòng)壓,也可測(cè)量靜壓和全壓。如將畢托管的靜壓端接微壓計(jì),而微壓計(jì)另一端通大氣,便可測(cè)得靜壓；如將畢托管的全壓端接微壓計(jì),微壓計(jì)另一端通大氣,便可測(cè)得全壓。畢托管的優(yōu)點(diǎn)：1）、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。2） 、使用方便。3） 、對(duì)流體的機(jī)械能損失很少。畢托管的局限性：1）、測(cè)速管較多地用于測(cè)量氣體速度,但它不能直接測(cè)得平均速度。2）、測(cè)壓孔易堵塞,不能用來(lái)測(cè)量含有粉塵的和固體顆粒物的流體。5.5.3.2畢托管安裝為了測(cè)量散熱器的空氣流量,必須把畢托管安裝于散熱器的前部試驗(yàn)段內(nèi)。這樣就可以測(cè)的散熱器實(shí)際空氣流量。注意畢托管安裝必須正對(duì)來(lái)流方向,而且在關(guān)閉風(fēng)機(jī)風(fēng)門(mén)的情況下進(jìn)行,具體要求有：1） 、畢托管安裝在風(fēng)洞的實(shí)驗(yàn)段中，實(shí)驗(yàn)段氣流均勻，湍流度小于0.3%；2） 、畢托管安裝要牢固，管口（總壓孔）要正對(duì)來(lái)流，總壓孔軸線與流動(dòng)方向偏差10時(shí)，壓差的測(cè)量誤差為3%3） 、畢托管的堵塞面積小于實(shí)驗(yàn)段截面積的1／200；4） 、安裝偏斜角小于2°；5） 、為了盡量減少儀表本身對(duì)流動(dòng)的干擾，畢托管的外徑應(yīng)不大于管道內(nèi)徑d的1／50；6） 、畢托管插入深度＞2nd（n為畢托管上靜壓孔的數(shù)目，d為畢托管直徑）；5.533畢托管有關(guān)系數(shù)的確定1） 、畢托管阻塞系數(shù)的確定畢托管阻塞系數(shù)是用來(lái)修正由于插入桿和測(cè)量頭等引起的管道流通面積減小及速度分布畸變所產(chǎn)生影響的系數(shù)。2）、畢托管干擾系數(shù)的確定 干擾系數(shù)是用來(lái)修正由于畢托管所處管段前后阻流件之間直管段長(zhǎng)度不足所引起的儀表系數(shù)變化的修正系數(shù)。目前還缺乏成熟的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，一般應(yīng)進(jìn)行直接標(biāo)定確定。5.5.3.4測(cè)量步驟試驗(yàn)臺(tái)安裝在試驗(yàn)段。調(diào)整坐標(biāo)架，使畢托管移到各測(cè)量點(diǎn)（先確定各測(cè)量點(diǎn)位置），并讀數(shù)，列于數(shù)據(jù)表內(nèi)。重復(fù)測(cè)量幾次，再計(jì)算平均數(shù)。5.5.4水流量測(cè)量水流量采用渦輪流量計(jì)測(cè)量。5.5.4.1工作原理渦輪流量計(jì)渦輪流量傳感器的結(jié)構(gòu)主要由儀表殼體、導(dǎo)流器、葉輪（渦輪）、軸承和信號(hào)檢測(cè)放大器等組成。渦輪流量計(jì)是一速度式流量計(jì)．它通過(guò)測(cè)定流體中渦輪的轉(zhuǎn)速來(lái)反映流量的大小。在管道中心放置一個(gè)渦輪，當(dāng)流體通過(guò)管道時(shí)沖擊渦輪葉片，對(duì)渦輪產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力矩．使渦輪克服阻力矩而產(chǎn)生旋

轉(zhuǎn)。在一定流量、粘度范圍內(nèi)的流體介質(zhì)中渦輪的旋轉(zhuǎn)角速度與流體的流速成正比因此，流體的流速可以通過(guò)渦輪的旋轉(zhuǎn)角速度求得．進(jìn)而通換算可得出通過(guò)管道的流體流量。渦輪流量計(jì)的轉(zhuǎn)速可通過(guò)裝在機(jī)殼外的傳感線圈來(lái)檢測(cè)渦輪流量計(jì)是人們常用的一種流量測(cè)量?jī)x表,由于它具有重復(fù)性好!適應(yīng)性強(qiáng)!量程比寬等優(yōu)點(diǎn),加上智能化顯示控制儀表的出現(xiàn),在準(zhǔn)確度要求較高的計(jì)量場(chǎng)合得到了廣泛的采用"雖然近年來(lái)出現(xiàn)的科里奧利質(zhì)量流量計(jì)能直接測(cè)量流體的質(zhì)量,且準(zhǔn)確度高,但價(jià)格昂貴,安裝要求較高,阻礙了它的應(yīng)用"這樣,用渦輪流量計(jì)間接測(cè)量液體的質(zhì)量流量就成為人們首選。渦輪流量計(jì)是利用置于流體中的葉輪感受流體平均速度的流量計(jì),與流量成正比的葉輪轉(zhuǎn)速通常由安裝在管道外的檢測(cè)裝置檢出,它由渦輪流量傳感器和顯示儀表組成流經(jīng)變送器的流體體積流量Q可用下式表示:vQ=f/K(1)v式中:f為電信號(hào)的頻率，它同葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)頻率有正比關(guān)系;K為常數(shù)，亦稱儀表系數(shù)式(1)也可改成K=f/Qv由上式可看出，儀表系數(shù)K是變送器輸出電信號(hào)的頻率f(次/s)同流經(jīng)儀表的液體體積流量Q(L/s)V的比值,K的單位是次/L輸出頻率信號(hào)的流量計(jì)都有儀表系數(shù)這一特征常數(shù)，它能幫助了解和掌握儀表性能，同時(shí)也對(duì)流量?jī)x表的檢定參數(shù)。5.5.4.2工作特性K-Q的關(guān)系曲線稱為渦輪流量計(jì)的特性曲線如下圖所示。次系表儀//1次系表儀//1Re=2300---—^流區(qū)紊流區(qū)理論特性理論上,K-Q關(guān)系應(yīng)該是確定的,但實(shí)際上由于在不同的流動(dòng)狀態(tài)下，流體產(chǎn)生阻力機(jī)理不同，效果V也不同，所以使特性曲線成為曲線形狀在層流區(qū)，當(dāng)Q>Qmin時(shí)為層流流動(dòng)狀態(tài)，儀表系數(shù)K將隨流量Q的增加而增大，在紊流流動(dòng)VV狀態(tài)下，儀表系數(shù)K僅與儀表本身結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān)，而與流量Q流體粘度L等參數(shù)無(wú)關(guān),可近似為一常V數(shù)，只有在這種狀態(tài)下，儀表系數(shù)K才真正顯示了常數(shù)的性質(zhì)。儀表系數(shù)K為常數(shù)的這個(gè)區(qū)間,也就是該流量計(jì)的流量測(cè)量范圍。上圖中虛線為渦輪流量計(jì)的理想特性，若只有這種特性，不論流量如何變化，總可以使累積流量、瞬時(shí)流量的誤差為零。圖中實(shí)線為一般渦輪流量計(jì)特性曲線的大致趨勢(shì)，在進(jìn)入測(cè)量范圍(即進(jìn)入紊流流動(dòng)狀態(tài))以內(nèi)，隨流量的變化其儀表系數(shù)K也會(huì)有變化，通常其變化幅度左右流量計(jì)的測(cè)量精度，在層流與紊流叫交界點(diǎn)(Re=2300)上，特性曲線上K有一個(gè)峰值，其位置受流體粘度的影響較大。由圖可以看出,如果流速恒定，那么系數(shù)K也就有唯一確定的值。下面提出通過(guò)恒定液位(即系統(tǒng)壓頭)由壓力表接頭來(lái)控制水壓，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)流速的恒定控制。5.543系數(shù)K的確定計(jì)量系統(tǒng)的校驗(yàn)分兩項(xiàng)內(nèi)容，第一是對(duì)系數(shù)K的確定，第二是對(duì)系統(tǒng)溫度補(bǔ)償?shù)挠行赃M(jìn)行評(píng)定，液體的密度Q是溫度t的函數(shù)，在一定的溫度范圍內(nèi)，可用二次多項(xiàng)式來(lái)表示，也可通過(guò)回歸法求得函數(shù)式Q=f(t)，都能得到較好的擬合效果。當(dāng)然溫度補(bǔ)償?shù)挠行匀绾?，還要通過(guò)校驗(yàn)來(lái)證明,這個(gè)工作可以在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行。系數(shù)K的確定方法:首先以渦輪上的系數(shù)記為Kc輸入顯示控制儀表,把標(biāo)定所用的流體重量設(shè)定為Gem;啟動(dòng)流量系統(tǒng);然后把計(jì)量過(guò)的流體用汽車衡或磅秤稱重，其值設(shè)為Gm。這時(shí)的流量系數(shù)K可通過(guò)下式計(jì)算出來(lái):K=KcGcm/Gm (2)把K值輸入顯示儀表,再計(jì)量重量為Gm的液體，通過(guò)稱量法來(lái)校對(duì)是否超差"確定系數(shù)K時(shí)所用的流體重量要大于1~2t，以減少其它因素對(duì)計(jì)算K值的影響"當(dāng)水量較少時(shí),如幾十kg,這時(shí)的計(jì)量可能超差，這主要是由于電磁閥不能及時(shí)關(guān)閉造成的，實(shí)際上，其它輸入頻率信號(hào)的流量計(jì)，如橢圓齒輪流量計(jì)，腰輪流量計(jì)等都可以用式(2)來(lái)確定流量系數(shù)。5.5.4.4渦輪流量計(jì)的安裝安裝的場(chǎng)所傳感器應(yīng)在被測(cè)液體的溫度為-20?+120°C,環(huán)境相對(duì)濕度不大于80%的條件下工作。從維護(hù)方便角度考慮，應(yīng)安裝在容易拆換和避免配管振動(dòng)或配管有應(yīng)力影響的場(chǎng)所。考慮到對(duì)放大器的保護(hù)，應(yīng)盡量避免使它受到強(qiáng)的熱輻射和放射性的影響。同時(shí)，必須避免外界強(qiáng)電磁場(chǎng)對(duì)檢測(cè)線圈的影響，如不能避免時(shí)，應(yīng)在傳感器的放大器上加設(shè)屏蔽罩，否則干擾將會(huì)嚴(yán)重影響顯示儀表的工常工作。（2）安裝的位置傳感器應(yīng)水平安裝，安裝時(shí)傳感器上的指示流向的箭頭應(yīng)與流體的流動(dòng)方向相符。（3）配管要點(diǎn)、為了清除液體渦流和斷面流速不均勻?qū)y(cè)量的影響，應(yīng)在傳感器進(jìn)出口處安置必要的直段或整流器。一般要求上游部分（進(jìn)口處）的直管段為（15?20）D（D為傳感器公稱通徑）。下游部分（出口處的直管段長(zhǎng)度為5D）,而直管管徑和傳感器通徑要一樣。此外還應(yīng)根據(jù)傳感器前面配管的狀態(tài)來(lái)決定上游部分的直管段長(zhǎng)度，一般推薦如下（見(jiàn)下圖）(d)A=40DL(a)A-15D(b)(d)A=40DL(a)A-15D(b)L—20D圖5-13.流量計(jì)安裝調(diào)諧收縮時(shí)：L=15D；單彎管接頭時(shí)：L=20D；雙彎管接頭時(shí)：L=25D（一個(gè)平面）；L=30D（二個(gè)平面）；直角彎管接頭時(shí)：L=40D有直截止閥時(shí)：L=20D（閥門(mén)全開(kāi)）；L=50D（閥門(mén)半開(kāi)）另外，為了更有效地清除渦流，提高測(cè)量精度，可在上游部分的直管段轉(zhuǎn)入一束導(dǎo)管組成的整流器，加上整流器后上游部分的直管段長(zhǎng)度為（10?20）D。、為了清除流體中的雜質(zhì)，確保傳感器的正常工作，提高傳感器的壽命，在傳感器前的管路上應(yīng)裝上目數(shù)為3?9目/厘米2的過(guò)濾器。一般情況下通徑大的目數(shù)稀，通徑小的目數(shù)密。為保證傳感器正常運(yùn)行，還應(yīng)根據(jù)實(shí)際使用情況選用過(guò)濾網(wǎng)的目數(shù)。、焊接傳感器進(jìn)口法蘭時(shí)，必須注意管內(nèi)無(wú)突出部分。當(dāng)連接進(jìn)口法蘭時(shí)，兩法蘭外周要完全吻合，墊圈不能暴露在管內(nèi)。偏心異徑接頭將會(huì)引起流速不均勻分布現(xiàn)象，故不能使用。、為了保證工作通徑下檢修的需要，變送器前后管道上應(yīng)安置切斷閥門(mén)（截止閥），同時(shí)應(yīng)設(shè)置旁通管道。流量控制閥要裝在傳感器的下游。傳感器使用時(shí)上游所裝的截止閥必須全開(kāi)，避免上游部分的流體產(chǎn)生紊流現(xiàn)象。、通過(guò)傳感器的流量過(guò)大時(shí)（超過(guò)流量范圍上限），軸承將因轉(zhuǎn)速過(guò)高而加快磨損。為此，在預(yù)計(jì)有過(guò)大流量的情況時(shí)，可利用安置在下游部分的流量控制閥調(diào)節(jié)流體流量。、由于管道內(nèi)的氣體會(huì)給傳感器的測(cè)量帶來(lái)很大誤差，因此安置時(shí)應(yīng)特別注意被測(cè)量液體中混有氣體的情況，尤其是對(duì)輕質(zhì)液體介質(zhì)的測(cè)量必須裝有空氣分離器。空氣分離器通往傳感器的配管要向上傾斜安裝，使氣體在此積存。此外，還應(yīng)注意傳感器下游背壓的控制，背壓的大小可按下式計(jì)算：P>AP+1.25Pav式中：P——下游背壓；aAP——最大流量時(shí)傳感器的壓力損失；P——最高使用溫度時(shí)介質(zhì)的飽和蒸氣壓。v、在新管路上安裝傳感器時(shí)，為避免管路中雜質(zhì)進(jìn)入傳感器，應(yīng)先用一根空管子代替?zhèn)鞲衅鞯冗\(yùn)行一段時(shí)間后，確認(rèn)雜質(zhì)已排除再換上傳感器。、公稱壓力PN16、25Mpa傳感器在安裝時(shí)，應(yīng)在卡套的冷刃口，螺母的螺紋及各接觸部位涂少量的潤(rùn)滑油按順序?qū)⒙菽福ㄌ滋自诠茏由?，然后將管子插入傳感器殼體的錐孔底部，放正卡套，在旋緊螺母的同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)管子直至不動(dòng)為止，再旋緊螺母1~11/3使用中注意事項(xiàng)?傳感器應(yīng)按照銘牌上的標(biāo)準(zhǔn)流量范圍、公稱壓力及流向標(biāo)記安裝使用。.傳感器應(yīng)在流體溫度為-20?+120°C、環(huán)境溫度-20?+55°C環(huán)境相對(duì)濕度不大于80%的條件下工作。.傳感器出廠時(shí)，是用常溫的水進(jìn)行標(biāo)定的。若所測(cè)流體與常溫的水性質(zhì)不同時(shí)，常數(shù)應(yīng)加以修正或重新用實(shí)際所測(cè)的流體標(biāo)定，但對(duì)于粘度小于5X10-6m2/s(5Mpa.s)的流體，則不必重新標(biāo)定。.傳感器的使用期在正常情況下，一般為半年至一年，視工作條件的惡劣程度而定，并應(yīng)定期進(jìn)行拆洗。如發(fā)現(xiàn)軸或軸承有嚴(yán)重磨損時(shí)，應(yīng)進(jìn)行更換并重新標(biāo)定。.故障及故障排除方法傳感器的故障一般可歸納為三點(diǎn)：第一、傳感器或配套的顯示儀表沒(méi)有輸出信號(hào)；第二、流量為零仍有信號(hào)輸出；第三、指示流量與實(shí)際流量不符。第六章試驗(yàn)臺(tái)標(biāo)定6.1空氣流場(chǎng)標(biāo)定對(duì)空氣流量測(cè)量的標(biāo)定，是在風(fēng)洞的測(cè)量段中進(jìn)行的。在測(cè)量段中，氣體的分布是相對(duì)均勻的、穩(wěn)定的，我們根據(jù)中間矩形法在風(fēng)洞測(cè)量段的截面上布置很多的測(cè)點(diǎn)，利用中間矩形法對(duì)其進(jìn)行標(biāo)定。已知內(nèi)燃機(jī)車散熱單節(jié)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的風(fēng)洞測(cè)量段矩形截面風(fēng)道的長(zhǎng)a=1152mm,寬b=160mm,風(fēng)道的截面當(dāng)量直徑為：d=4x1152X160 ~281mme (1150+160)x2在本試驗(yàn)臺(tái)上，風(fēng)洞測(cè)量段底邊為160mm,高為1150mm,我們用如下的方法來(lái)求得風(fēng)洞測(cè)量段的平均風(fēng)速v。管都可以沿X方向移動(dòng)形成一條安裝線。沿底邊中心線將底分為兩段，每段80mm，再將其中一段分為16個(gè)小段，每小段5mm。在畢托管的每個(gè)安裝點(diǎn)處，從實(shí)驗(yàn)段內(nèi)壁開(kāi)始，沿X方向每隔一小段設(shè)置一個(gè)測(cè)點(diǎn)，則測(cè)點(diǎn)數(shù)目為16。，已經(jīng)假定實(shí)驗(yàn)段氣流分布是均勻的，所以沿底面中心線分開(kāi)的兩邊的空氣流速分布是相同的。在風(fēng)洞的工況相同的情況下，測(cè)出每個(gè)測(cè)點(diǎn)的風(fēng)速。將每個(gè)安裝點(diǎn)測(cè)出的風(fēng)速在坐標(biāo)系中表示出來(lái)，如下圖所示：圖6-2.風(fēng)速分布測(cè)出了每個(gè)畢托管安裝線上測(cè)點(diǎn)的風(fēng)速后，得到16個(gè)風(fēng)速值，用積分法來(lái)求取其平均速度:瓦vX5=80xV平均解得v平均二Kv/40

iii=1 i=1根據(jù)平均速度V,就可以在坐標(biāo)中查出畢托管的安裝位置，也就是畢托管在每個(gè)安裝點(diǎn)處的插入深度。這樣每個(gè)比托管將測(cè)出相應(yīng)斷面上的平均流速。將I、II、III三個(gè)畢托管安裝點(diǎn)處的平均速度位置確定后，將畢托管正確安裝在此處，再將每個(gè)畢托管測(cè)出的平均速度做算術(shù)平均，就可以得出風(fēng)洞測(cè)量段的平均風(fēng)速:v+v+vv=I平均 〃平均 III平均3將v代人Q=vxF就可以求出風(fēng)洞測(cè)量段的空氣流量Q，其中F為管道內(nèi)畢托管測(cè)速點(diǎn)處的氣體流通面積。根據(jù)各個(gè)比托管安裝點(diǎn)測(cè)得的流道斷面平均速度和各個(gè)測(cè)點(diǎn)的速度，可以求出該點(diǎn)的流場(chǎng)系數(shù)￡=v/vii6.2水流量標(biāo)定水流量的測(cè)量采用渦輪流量計(jì)，預(yù)先經(jīng)過(guò)鑒定部門(mén)的鑒定，同時(shí)在試驗(yàn)前，可以通過(guò)稱重法來(lái)標(biāo)定流量。稱重法按照國(guó)標(biāo)GB/T17612-1998“封閉管道中液體流量的測(cè)量稱重法”進(jìn)行。6.3空氣溫度標(biāo)定本試驗(yàn)臺(tái)選用熱電阻溫度計(jì)測(cè)量空氣溫度，它的主要特點(diǎn)是測(cè)量精度高，性能穩(wěn)定。熱電阻測(cè)溫是基于金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來(lái)進(jìn)行溫度測(cè)量的?？梢郧蟪鯮的值，代入上式可以將溫度T表示成電阻R的函數(shù)0T=(R/R-l)/a0只要測(cè)得任意溫度下電阻網(wǎng)的電阻值R就可以根據(jù)上式求取溫度值。6.4單流道散熱單節(jié)熱工參數(shù)標(biāo)定表、初始參數(shù)參數(shù)符號(hào)(單位)大氣壓力B(Pa)85370環(huán)境溫度t(°C)21.5環(huán)境濕度(P(%)42散熱面積F(m2)13.90氣道面積f(m2)0.09369水道面積f(m2)—w 0.00140

測(cè)量段面積f(m2)0.17928皮托管系數(shù)1.002皮托管系數(shù)1.003皮托管系數(shù)1.002流場(chǎng)系數(shù)￡i0.956179流場(chǎng)系數(shù)￡20.968079流場(chǎng)系數(shù)￡ 30.961725水流量系數(shù)?w(1心38.33進(jìn)氣溫度系數(shù)a1(1/C)0.00429進(jìn)氣o°c電阻Roi(Q)20.1748出氣溫度系數(shù)a2(1/C)0.00429出氣oc電阻Ro2(Q)20.037表二檢驗(yàn)數(shù)據(jù)參數(shù)123456進(jìn)氣電阻Rt1(Q)23.70823.63823.67823.64823.62823.658出氣電阻Rt2(Q)26.14126.00725.90125.80625.70225.637進(jìn)氣溫度ta1CO40.8240.0140.4840.1339.9040.25出氣溫度ta2 (C)71.0169.4568.2267.1165.9165.15進(jìn)水溫度tw1(C)88.0088.0088.0088.0088.0088.00出水溫度twKO82.7582.1081.6781.2080.8380.54空氣靜壓h“(mmHQ)-3.00-3.90-4.50-5.40-6.60-7.50空氣壓差△p”(mmH2O)36.3045.6055.2065.4076.2084.90空氣動(dòng)壓hd1(mmH2O)1.892.433.063.634.405.00空氣動(dòng)壓hd2(mmH2O)1.892.433.063.764.535.20空氣動(dòng)壓hd3(mmH2O)1.892.433.063.764.535.20水流量n(Hz)w56.0056.0056.0056.0056.0056.00空氣質(zhì)量流速u(mài)a(kg/m2.s)10.9212.4013.9015.3316.8518.01空氣吸熱量Q(kW)31.0534.3736.3238.9541.2742.23水放熱量Qw(kW)31.2135.0837.6440.4442.6444.37熱平衡誤差&(%)0.512.023.503.673.214.81傳熱系數(shù)K(W/m2.K)81.3487.8592.7697.45100.42103.78表三、檢驗(yàn)結(jié)果序號(hào)參數(shù)名稱符號(hào)單位技術(shù)要求檢驗(yàn)結(jié)果1散熱面積Fm213.92氣道面積fm20.093693水道面積fm20.00144進(jìn)氣溫度tc4040.265空氣流量Vkg/s1.3201.3206空氣質(zhì)量流速u(mài)akg/(m2?s)14.0914.09

7進(jìn)水溫度tw]°C8888.008水流量Vm3/h5.265.269水流速wm/s1.041.0410散熱量QwkW4337.7911傳熱系數(shù)KW/(m2?K)121.592.7812空氣壓力損失△paPa600552.41TOC\o"1-5"\h\zG(kg/s)

附圖1散熱量Q與空氣質(zhì)量流量啲關(guān)系曲線 aw aQ=30.992G0.7004w a附圖2傳熱系數(shù)K與空氣質(zhì)量流量G的關(guān)系曲線aK=87.927G°-4348a△附