近年来,暖通空调领域越来越关注动态风对人体热舒适性的影响,研究表明,对气流进行适当的动态化有利于提高人体热舒适性,同时,还有节能效果。研究气流动态参数与人体热舒适性的关系离不开瞬时的采集和热线的应用,因此,热线的测试性能以及影响因素的研究就显得尤为重要,本文对热线测量结果的影响因素进行了实验研究,表明,在人体热舒适性研究领域内,影响热线平均风速测量值的因素主要有风速仪热线探头的非一致性问题和来流的温度变化的问题。
在湍流领域,热线的采样频率通常很高,可以达到几万甚至几十万赫兹范围,但是在人体热舒适的研究领域内,人体对于几万赫兹的高频信号是感受不到的,文献[2]表明,在冷-中性环境中人体对1Hz以上的风速波动已无明显的感觉差异,说明过高的风速波动对人体热感觉没有明显影响,因此不必对过高频率的气流波动进行分析。因此,在人体热舒适性领域内,关注的气流采样频率均在1Hz以下。根据申农定理,在人体热舒适性研究领域内,对气流瞬时速度采样的频率设定为10Hz。文献[3]证明了,采用更高的截止频率对气流进行瞬时速度采样,在0-10Hz频率范围所得到频谱与采样频率为10Hz所得到的频谱是相似的,因此,设定气流瞬时速度采样频率为10Hz是合理的。下面的实验结果,采样的截止频率都为10Hz。
风速仪在抽气排气中的测量
通气口会极大的变管道内气流相对均衡的分布状态:在自由通气口表面产生高速区,其余部位为低速区,并在栅格上产生旋涡。根据栅格的不同设计方式,在栅格前一定距离处(约20cm ),气流截面较为稳定。在这种情况下,通常采用大的口径转轮进行测量。因为较大的口径能够对不均衡的流速进行平均,并在较大范围内计算其平均值。
在抽气孔采用容积流量漏斗进行测量:
既使在抽气处没有栅格的干扰,空气流动的路线也没有方向,并且其气流截面极不均匀。其原因是管道内的局部真空,以漏斗状把空气中抽出在气室中,既使是在距离抽气很近的区域内,也没有一个满足测量条件的位置,可供进行测量操作。如采用带有平均值计算功能的栅极测量法进行测量,并借以确定容积流量法进行测量,并借以确定容积流量等,只有管道或漏斗测量法能够提供可重复测量结果。在这种情况下,不同尺寸的测量漏斗可以满足使用要求。利用测量漏斗可以在片状阀前一定距离处生成一个满足流速测量条件的固定截面,测出定位该截面中心并固定截面,测出定位该截面中心并固定截面,测出定位该截面中心并固定于此。流速测头得到的测量值乘以漏斗系数,风速仪即可计算出抽出的容积流量。
热线 (Hot wire Anemometer,简称HWA),发明于20世纪20年代,已经有80多年的历史,由于测试探头为一根通电加热的金属丝,金属丝温度高于流体的温度,因此将金属丝称为“热线”。 标准的热线探头由两根支架张紧一根短而细的金属丝组成,如图1所示。金属丝通常用铂、铑、钨等熔点高、延展性好的金属制成。常用的丝直径为5μm,长为2 mm;最小的探头直径仅1μm,长为0.2 mm。为了增加强度,有时用金属膜代替金属丝,通常在一热绝缘的基体上喷镀一层薄金属膜,称为热膜探头
热线 的主要用途是:(1)测量平均流动的速度和方向。(2)测量来流的脉动速度及其频谱。(3)测量湍流中的雷诺应力及两点的速度相关性、时间相关性。(4)测量壁面切应力(通常是采用与壁面平齐放置的热膜探头来进行的,原理与热线测速相似)。(5)测量流体温度(事先测出探头电阻随流体温度的变化曲线,然后根据测得的探头电
2.恒温热线风速仪 测速原理
恒流热线的应用范围远不如恒温热线的应用范围广泛,下面对恒温热线的测量原理进行介绍。热线测量速度的基本原理是热平衡原理,利用放置在流场中的具有加热电流的细金属丝来测量流场中的流速,风速的变化会使金属丝的温度产生变化,从而产生电信号而获得风速。
根据热平衡风速仪原理,在热线没有其他形式的热交换的条件下,置于介质(流场)中并通以电流的热线,产生的热量应同耗散的热量相等,即加热电流在热线中产生的热量等于热线与周围介质的热交换。根据King公式,我们可以近似的得到换热表面的努谢尔数与雷诺数之间的关系,也就是说,只要知道换热系数,就可以得到通过热线处气流流速的大小。
相关信息: