Расход воздуха в чем измеряется: Измерение расхода воздуха с помощью анемометра

Содержание

Измерение расхода воздуха с помощью анемометра

Применение анемометра позволяет практически точно определить расход воздуха. При использовании устройства диаметром 60–100 mm можно достичь минимальной погрешности измерений при определении скорости на вентиляционной решетке. Если предстоит снятие показателей внутри воздуховода, следует использовать анемометр с небольшим диаметром: в пределах 16–25 mm. Для определения скорости в труднодоступных участках воздуховодов рекомендуется воспользоваться телескопическим зондом.

Определение расхода воздуха

Этап первый. Определение зоны для создания рабочего отверстия. Основное требование — это должен быть прямой участок, минимальная длина которого составляет 5d, расстояние от изгиба трубы до точки сверления — не менее 3d, и до следующей смены направления — от 2d и более. (для справки: d=диаметр воздуховода). Важно! Необходимо позаботиться о том, чтобы диаметр отверстия совпадал с размером зонда.

Этап второй. Проведение нескольких измерений, количество определяется согласно ГОСТ 12. 3.018–79. Расчет усредненной скорости в некоторых типах анемометров осуществляется автоматически. Если подобная функция отсутствует, рассчитать среднеарифметическое значение придется самостоятельно.

Полезные рекомендации

При осуществлении измерений стоит учитывать ряд ограничений.

Не использовать термоанемометры при предполагаемой скорости рабочей среды свыше 20 м/с, так как это может привести к повреждению датчика.

Трубку Пито не рекомендуется эксплуатировать в рабочей среде с большим количеством засоренности, аналогичное требование выдвигается и в отношении термоанемометра.

Ознакомление с рекомендациями изготовителя обязательно, так как каждое измерительное устройства рассчитано на эксплуатацию в определенных условиях. Игнорирование этих требований часто приводит к поломке прибора.

В газопроводах с высокой температурой рабочей среды недопустимо использование устройств, содержащих элементы из пластика, так как он с большой вероятностью может деформироваться.

Для расчета объемного расхода воздуха следует полученную скорость умножить на площадь сечения трубопровода. Есть и еще один существенный момент.

Для точного определения скорости следует воспользоваться формулой:

V=Vср.изм.+t*.+p* Vср. изм

Значения t и p необходимо взять из таблицы:

 













Температура воздуха p t Pa
50 0,03 0,05 720
40 0,02 0,03 730
30 0,01 0,02 740
20 0,01 0 750
10 0 -0,02 760
0 -0,01 -0,03 770
-10 -0,01 -0,05 780
-20 -0,07
-30 -0,09
-40 -0,11
-50 -0,13

Поправки на давление воздуха и его температуру позволяют уменьшить погрешность измерений. Для расчета площади сечения следует использовать формулу:

S=π(d/2)2

Объемный расход:

L=F*Vсредняя

При измерении скорости воздуха важно правильно расположить датчик устройства. Чем больше его отклонение от рекомендованного, тем существеннее будет погрешность расчетов.

Все публикации


Архив по годам: 2015; 2016;

Как и чем измерить расход воздуха? — Измерения

Объясняю…

Человеку надо подтвердить, что характеристики воспроизводимого расхода воздуха соответствуют Waveform #1 (стр 24). Но при этом значение Flow PEF не 7,445, а 5,00 л/с. С погрешностью в +- 1%.

И все остальные величины таблиц C1 и D1, соответствующие данному сигналу, воспроизводятся с заданной точностью.

Есть установка с набором критических сопел (4-6 шт.), в сумме дающие подобный стационарный расход около 5 л/с с необходимой точностью.

Есть ли простой компаратор?

Чтобы не надо было бы и его вносить в ГРСИ!

Ссылка на документ не открывается, прочитать пока не могу, о чем там идет речь

Но по вопросам предварительно могу сказать следующее:

1. На такой расход расчитана любая установка для поверки счетчиков газа до 40 м3/ч(время стабилизации расхода не скажу, но думаю для заявленных целей подойдет)…

Примерные характеристики можно глянуть здесь http://zmag.ru/index.php?id=25 или здесь http://mir-poverka.ru/publ/1-1-0-9

Хотя производителей достаточно, наверняка есть еще…нужно поискать…(все обычно в реестре)

2. АЦП берем здесь http://www.lcard.ru/products/external (тоже большинство в реестре)

Программку для обработки сигнала либо пишем сами(все исходные материалы есть), либо просим изготовителя расходомеров написать такую штуку, либо заказываем на стороне. .. Естественно под это дело прийдется разработать МВИ(сейчас кажется уже просто МИ)

3. Расходомеры — надо смотреть…вихревые, ультразвук или тахометрические…главное чтобы стабильность хорошая и частотный выход…и естественно скорость срабатывания нужна минимальная…

Естественно ручками прийдется поработать, но вносить в гос. реестр, по идее, ничего не нужно…ну может еще ПО придется аттестовать…

Если общая концепция и подход устраивает можно обдумать подробности…

Если же хочется решить проблему в лоб…, то самое точное что я знаю по газу, это Micro Motion серия Eilte ПГ: 0,35% по газу, правда я не уверен что он будет корректно работать в ваших условиях(низкое давление)…Но это предположения, опыта работы не имею, нужно общаться с изготовителями…,но цена будет не маленькая от 20000 у.е

Изменено пользователем Kmax2000

Измерение расхода воздуха в помещениях

Для комфортной и надежной работы системы вентиляции и кондиционирования необходима их качественная настройка и постоянное техобслуживание.
Замеры скорости воздуха и его расхода могут проводиться как на вентиляционной входной решетке, так и прямо в воздуховоде. Для этого применяют различные контрольно-измерительные приборы.

Наиболее популярными типами таких приборов являются следующие:

  1. Крыльчатый анемометр. Измеряет скорость воздуха по скорости вращения крыльчатки прибора.
  2. Термоанемометр. Измеряет скорость воздуха в зависимости от скорости остывания датчика.
  3. Ультразвуковой трехмерный анемометр. Измеряет скорость воздуха по изменению частоты звука между контрольными точками
  4. Трубка Пито. В данном приборе применяется цифровой электрический манометр. С его помощью в заданной точке потока фиксируется разница между полным и статическим давлением.
  5. Балометр. Быстро определяет суммарный расход воздушной массы, концентрируя поток в точке замеров с заранее установленным сечением.

Измерение расхода воздуха на потолочных диффузорах

При пуско-наладке вентиляции необходимо сделать точные замеры объемного расхода воздуха. Наиболее надежный и цивилизованный метод —сделать замеры при помощи балометра. Верхний конфузор прикладывается к плоскости потолка, закрывая диффузор, и производятся замеры воздуха. Замеряется как приточный, так и вытяжной потоки. Этот прибор достаточно дорогой и редкий в России.

Некоторые замерщики пытаются вставлять зонд в пространство между ламелями диффузора и крутят им, пока не будет получен средний результат по расходу. Такой подход неверен, так как турбулентность потоков воздуха в пленуме очень велика и поэтому реальный расход не увидеть. Да и прямо по потоку зонд не выставить. Таким образом замерщик, вертящий зондом в решетке, создает только видимость работы и ничего больше.

Второй способ (по ГОСТ) предполагает наличие перед воздухораспределителем прямого участка воздуховода, на котором поток равномерный по сечению. Делают измерительные отверстия и через них делают замеры. Такая методика хоть и точна, но часто неуместна. Не везде есть прямые участки с двумя диаметрами до и шестью диаметрами после места возмущения потока, нужно постоянно лезть за подвесной потолок. Для подобной методики нужно несколько человек: один замеряет, второй стремянку держит, ну и так далее…

Поэтому, если нужно получить результат быстро и точно — то нужен специалист именно с балометром.

Измерение расхода воздуха на вентиляционной решетке

Замеры объемного расхода воздуха на решетке воздуховода производят, используя анемометр или термоанемометр с достаточно большой крыльчаткой.

При своем диаметре от 60 до 100 мм она вполне сопоставима с габаритами решетки.

Благодаря такому прибору можно достичь оптимального результата при минимальном количестве замеров.

Получить доступ для замеров в труднодоступных местах позволит также применение специального телескопического зонда (удлинителя зонда).

Измерение расхода воздуха в воздуховоде

Контрольно-измерительные операции в воздуховоде проводят через специальное рабочее отверстие в стенке трубы. Его диаметр должен точно соответствовать диаметру зонда.

Важно точно выбрать и место для замеров. Согласно ГОСТ, указанное отверстие следует просверлить на прямом отрезке воздуховода, длина которого должна составлять не менее 5 диаметров трубы. При этом само отверстие надо располагать таким образом, чтобы расстояние до него равнялось 3 диаметрам, а после него — 2 диаметрам воздуховода.

При измерении расхода воздуха внутри воздуховода рекомендуется применять крыльчатые анемометры с крыльчаткой небольшого диаметра (16-25 мм). 

В случае достаточно высокого расположения воздуховода в помещении (например, под потолком комнаты) рекомендуется воспользоваться зондом с телескопической ручкой либо удлинителем зонда.

Правила использования приборов

Использование контрольно-измерительных приборов для определения расхода воздуха должно осуществляться строго в номинальных температурных диапазонах, указанных в паспортах приборов.

Проводя замеры скорости и расхода воздуха, надо следить, чтобы чувствительный датчик зонда был всегда сориентирован точно навстречу воздушному потоку. Несоблюдение данного требования ведет к искажению результатов измерений. Причем искажения и неточности будут тем значительнее, чем больше будет степень отклонения датчика от идеального положения.

Правильный выбор и применение приборов позволяет специалистам составить объективную картину вентиляции помещений.

Цены на замеры воздухообмена вентиляции и других услуг компании можно узнать, позвонив нам по тел.+7(495) 108-07-93 или отправив электронный запрос нашим менеджерам. В подробностях контакты и схему проезда смотрите здесь.



К НАЧАЛУ СТРАНИЦЫ

Объемный и массовый расход. Различия.

Чем отличается объемный расход от массового?

Рисунок схематично показывает, в чем состоит разница между объемным и массовым расходом. Допустим, в первой трубе давление P1, плотность газа р1, (молекулы газа расположены редко). Выделим единичный объем газа — цилиндр, который движется со скоростью V1.
Объемная скорость равна скорости движения единицы объема по трубопроводу. Обозначим его Fоб

F1об = S *V1,                     где S -площадь поперечного сечения трубопровода,

Массовый же расход равен количеству газа Fмасс, который переносится в единицу времени в единичном объеме. Он выражается в единицах массы г/мин, кг/час и  пропорционален плотности газа р

F1масс = S * V1 * р1

Допустим, давление в трубе подняли в 2 раза до P2, плотность газа тоже возросла в 2 раза и стала р2. Молекулы в трубопроводе стали располагаться плотнее (на нижнем рисунке). Скорость же V1 единичного объема не изменилась. При этом объемный расход не изменится,  а массовый расход увеличится вдвое.

F2масс = S * V* р2 = F1масс*р2/ р1= 2*F1масс

Отсюда вывод: массовый расход — вот что реально показывает «затраты» газа. Как правило при изменяющихся давлении и температуре газа, пользователю требуются дополнительные датчики давления и температуры, чтобы с их помощью компенсировать изменения. Массовый расходомер не нуждается в дополнительных датчиках, т.к. измеряет скорость массы газа.

Почему же массовый расход измеряется в объемных единицах?

Иногда вместо массовых единиц измерения ( г/мин, кг/ч) для удобства используют объемные единицы измерения. Но это не значит, что измеряется объемный расход. Пользователь также может выбрать на дисплее прибора и л/мин, м3/ч или см3/мин.
Но обратите внимание: всякий раз рядом с объемными единицами измерения будет стоять либо буква «с.» (стандарные условия: P=1атм абс, Т= 21°С) либо «н.» (нормальные условия: P=1атм абс, Т=0°С). То есть показанная величина массового расхода равна объемному расходу приведенному к стандартным «с. » либо нормальным «н.» условиям.

Новости:

14.03.2020

Высокоточные ±0,25% расходомеры эконом-класса

подробнее…

08.02.2020

Вниманию центров стандартизации и метрологии (ЦСМ): компактный калибровочный стенд

 

ООО «АвесТех» представляет компактный калибровочный стенд. Его элементами являются: калибратор, тестовый расходомер, источник газа, ноутбук, соединительные гибкие трубки, кабели.

подробнее…

17. 02.2018

Новое решение: расходомеры для факельных, дымовых и топливных газов

Факельный, дымовой, топливный газ – нефтегазовая отрасль может успешно использовать термомассовый расходомер для измерения расхода газа…

подробнее…

12.06.2017

Выпущен программный продукт для измерения расхода газовых смесей

Новая функция создания газовых смесей Кумикс (qMix) в расходомерах Сьерра QuadraTherm 640i/780i позволяют оператору заносить необходимый состав газовой смеси в расходомер прямо на месте.

подробнее…

14.05.2017

Выпрямители-формирователи потока

Вопрос: как можно снизить требования к прямым участкам, не теряя в точности измерений? Ответ: использовать формирователи (выпрямители) потока.

подробнее…

07.05.2017

Калибровка и самодиагностика

Самодиагностика вихревого расходомера 240i /241i на месте БЕЗ извлечения расходомера может показать нужна ли калибровка.

подробнее…

08.02.2017

Сенсор из Хастеллоя

Для дымовых и факельных газов с агрессивными примесями CO, CO2, SO2, NOx, CO3 — расходомер из Хастеллоя.

подробнее…

14.12.2016

Расходомер для агрессивных газов

Расходомер теперь и для влажного хлора. Гарантия 1 год.

подробнее. ..

Устройство для измерения скорости в воздуховоде: дифманомер, балометр, анемомет

Система вентиляции — очень сложная система, которая состоит из многих функциональных составляющих, от воздуховодов до вентиляционных агрегатов. Учитывая то, что для правильной работы такой системы берут во внимание множество показателей, выполнение любого более-менее серьезного проекта системы вентиляции и кондиционирования  не обойдется без применения измерительных приборов. А измерение скорости в воздуховодах играет одну из важнейших ролей, для правильного функционирования системы.

Содержание статьи:

Зачем измеряют скорость воздуха

Для систем вентиляции и кондиционирования одним из важнейших факторов является состояние подаваемого воздуха. То есть, его характеристики.

К основным параметрам воздушного потока относятся:

  • температура воздуха;
  • влажность воздуха;
  • расход количества воздуха;
  • скорость потока;
  • давление в воздуховоде;
  • другие факторы (загрязненность, запыленность…).

В СНиПах и ГОСТах описаны нормированные показатели для каждого из параметров. В зависимости от проекта величина этих показателей может изменятся в рамках  допустимых норм.

Скорость в воздуховоде строго не регламентируется нормативными документами, но в справочниках проектировщиков можно найти рекомендуемые значение этого параметра. Узнать как рассчитать скорость в воздуховоде, и ознакомится с ее допустимыми значениями можно прочитав данную статью. 

Например, для гражданских зданий рекомендуемая скорость движения воздуха по магистральным каналам вентиляции лежит в пределах 5-6 м/с. Правильно выполненный аэродинамический расчет решит задачу подачи воздуха с необходимой скоростью.

Но для того чтобы постоянно соблюдать этот режим скорости, нужно время от времени контролировать скорость перемещения воздуха. Почему? Через некоторое время воздуховоды, каналы вентиляции загрязняются, оборудование может давать сбои, соединения воздуховодов разгерметизируются. Так же, измерения необходимо проводить при плановых проверках, чистках, ремонтах, в общем, при обслуживании вентиляции. Помимо этого, измеряют также скорость движения дымовых газов и др.

Каким прибором измеряют скорость движения воздуха

Все устройства такого типа компактны и несложны в использовании, хотя и тут есть свои тонкости.

Прибор для измерения скорости воздуха называется анемометром

Приборы для измерения скорости воздуха:

  • Крыльчатые анемометры
  • Температурные анемометры
  • Ультразвуковые анемометры
  • Анемометры с трубкой Пито
  • Дифманометры
  • Балометры

Крыльчатые анемометры одни из самых простых по конструкции устройств. Скорость потока определяется скоростью вращения крыльчатки прибора.

Температурные анемометры имеют датчик температуры. В нагретом состоянии он помещается в воздуховод и по мере его остывания определяют скорость воздушного потока.

Ультразвуковыми анемометрами в основном измеряют скорость ветра. Они работают по принципу определения разницы частоты звука в выбранных контрольных точках воздушного потока.

Анемометры с трубкой Пито оснащены специальной трубкой малого диаметра. Ее помещают в середину воздуховода, тем самым измеряя разницу полного и статического давления. Это одни из самых популярных устройств для измерения воздуха в воздуховоде, но при этом у них есть недостаток — невозможность использования, при высокой концентрации пыли.

Дифманометры могут измерять не только скорость, а и расход воздуха. В комплекте из трубкой Пито, этим устройством можно измерять потоки воздуха до 100 м/с.

Балометры наиболее эффективны при измерениях скорости воздуха на выходе из вентиляционных решеток и диффузоров. Они имеют раструб, который захватывает весь воздух, выходящий из вент-решетки, тем самым сводя погрешность измерения к минимуму.

Особенности измерений скорости воздуха

Существуют некоторые нюансы работы с анемометрами разных видов. Как уже упоминалось, анемометры с трубкой Пито нельзя использовать при высоких концентрациях твердых частичек, иначе трубка быстро засоряется, а прибор выходит из строя. Термоанемометры не работают в условиях измерения высоких скоростей воздушного потока — свыше 20 м/с. При измерения скорости в нагретых воздушных потоках (например в газоходах) рекомендуется использовать трубку не из пластика, а из нержавеющей стали.

Как проводят измерения

Измерения скорости воздуха можно проводить в воздуховодах, на выходе из воздуховодов, в вентиляционных решетках или диффузорах.

Когда измерение скорости проводят непосредственно в воздуховоде, то место измерения должно находится после прохождения потока через фильтры. На воздуховоде следует найти специальное отверстие, которое предназначено для контрольно-измерительных операций (такие отверстия часто закрывают питометражной заглушкой). Также можно использовать очистной лючок.

[important] Следует помнить, что отверстие для контрольно-измерительных операций должно находится на прямом участке воздуховода. Его длинна не менее 5 диаметров воздуховода [/important]

При произведении замеров трубкой Пито, ее вставляют в воздуховод, направляя против потока воздуха.

Заключение

С помощью современных приборов для измерения скорости воздуха можно точно и быстро определить характеристики воздушного потока  с минимальной погрешностью, что позволит легко произвести техническое обслуживание системы вентиляции.

Читайте также:

Определение расхода воздуха и кратности воздухообмена | Аттестация чистых помещений | Услуги лаборатории


Чтобы обеспечить заданный класс чистоты в чистых помещениях, система приточно-вытяжной вентиляции должна обеспечивать определенный уровень воздухообмена.  


Кратность воздухообмена — это отношение объема поступающего в помещение воздуха к объему самого помещения. Чем выше кратность воздухообмена, тем эффективнее удаляются из помещения аэрозольные частицы, источник которых расположен в самом чистом помещении — это могут быть и работающие в помещении люди, и оборудование, и технологический процесс.


 При недостаточном воздухообмене, какие бы высокоэффективные финишные фильтры не использовались для фильтрации поступающего в помещение воздуха, добиться требуемого класса чистоты помещения оказывается невозможно, поскольку интенсивность источников аэрозолей и загрязняющих воздух веществ будет выше, чем скорость их удаления системой вентиляции.

Как проводятся измерения расхода воздуха и кратности воздухообмена


Подход к определению кратности воздухообмена достаточно прост, есть несколько методик измерения расхода воздуха, которые применяются в зависимости от конфигурации чистого помещения и имеющегося оборудования. Один из способов заключается в измерении средней скорости потока воздуха вблизи финишных фильтров или в воздуховодах с помощью термоанемометра. Зная среднюю скорость движения воздуха и площадь сечения воздуховода или финишных фильтров, легко рассчитать объемный расход.


Существует возможность провести прямые измерения объемного расхода при помощи балометра, специального прибора, оснащенного кожухом, собирающим весь объем воздуха, прошедшего через фильтр. Использование балометра существенно упрощает и ускоряет проведение измерений объемного расхода на воздухораспределительных устройствах в случае если измерения термоаненмометром затруднены наличием воздухораспределителей, диффузоров или сильно турбулентным потоком воздуха.


После измерения скорости / расхода воздуха через все финишные фильтры и воздухораспределители, вычисляется кратность воздухообмена. Кратность воздухообмена может оцениваться по отдельности для приточного и вытяжного воздуха.

Результаты измерений скорости потока, объемного расхода и кратности воздухообмена


В отчет об испытаниях включаются сведения об измеренной скорости потока на каждом диффузоре, объемном расходе воздуха по притоку и вытяжке, кратности воздухообмена в помещении, а также о соответствии измеренных величин требованиям проектной и нормативной документации.


Отправить заявку


Как оценить расход сжатого воздуха?

Как определить расход сжатого воздуха? Как узнать расход сжатого воздуха?

Очень часто при расширении производства и планировании покупки компрессорного оборудования возникает вопрос, какая мощность компрессора необходима? Сколько воздуха нужно для подключения оборудования?

Предлагаю рассмотреть один из вариантов расчёта, который позволяет с максимальной точностью посчитать расход сжатого воздуха.

Сразу отмечу, что данный Вариант подходит не всегда, а только в том случае, когда у Вас есть уже какой-нибудь компрессор с ресивером и Вы планируете увеличить размеры производства и соответственно потребление сжатого воздуха.

    Расчёт достаточно прост, для этого нужно:

  1. Выяснить объём существующего ресивера.
  2. Наполнить ресивер сжатым воздухом до максимального рабочего давления.
  3. Выключить компрессор и начать расходовать воздух.
  4. Засечь с помощью секундомера время, за которое давление в ресивере снизится до минимально допустимого рабочего давления. Важно, для достаточной точности подсчёта разница между максимальным и минимальным давлением должна быть не менее двух атмосфер.
  5. Затем произвести расчёт по следующей формуле:

Где:

Q – потребление сжатого воздуха системой, л/мин;

Pн – давление начала измерения, бар;

Pк – давление окончания измерения, бар;

Vр – объем ресивера, л;

t – Время, за которое давление опускается с Pн до Pк

В итоге мы получили точное потребление сжатого воздуха нашей системой. Конечно, замеры для такого расчёта, необходимо проводить во время максимальной загрузки производства. Это позволит избежать ошибок и недооценки потребления.

Если, по каким-либо причинам Вы не можете отключить компрессор, Вы тоже можете воспользоваться этой формулой. Для этого необходимо вычесть из полученного результата производительность компрессора. Не забудьте про размерности чисел, из л/мин вычитайте л/мин.

Когда Вы планируете, расширение производства, к полученному результату прибавляем потребление нового оборудования (как его посчитать читайте в статье) и получаем суммарный расход будущего производства.

После получения результата, можно высчитать необходимую производительность будущего компрессора. Для этого достаточно к рассчитанному потреблению прибавить запас. Обычно 10-15%.

Зачем делать запас?

Запас необходим, чтобы компенсировать неточности, допускаемые при замере производительности и для того, система регулирования компрессора обеспечивала оптимальное количество включений и выключений компрессора.

О системах регулирования компрессором мы расскажем в следующих статьях.

Следуя указанному методу, мы получим значение расхода воздуха, которое позволит оптимально подобрать компрессор в полном соответствии с требованиями производства.

Следует также отметить, что измеряя потребление, таким образом, мы получаем потребление системы вместе с потерями и часть из них мы можем оценить.

Почему часть? Дело в том, что потери можно разделить на две группы: постоянные, возникающие в результате утечек в соединениях трубопроводов и переменные, которые возникают по мере износа оборудования.

С помощью описанных выше измерений можно легко посчитать постоянные потери. Для этого накачиваем давление в ресивер и прекращаем работу всего оборудования. Как и в предыдущем случае засекаем время падения давления, в ресивере и, воспользовавшись формулой, получаем результат.

Чтобы получить полную картину не перекрывайте краны на входе в оборудование, это позволит оценить потери не только в трубопроводах, но и в пневмошлангах и соединениях на самом оборудовании.

Зачем нам оценивать потери?

Напомню, что компрессор – крайне не эффективная система и его КПД не превышает 10%. Это значит, что всего 10% энергии мы можем использовать в виде энергии сжатого воздуха. Всё остальное уходит на нагрев в результате работы по сжатию воздуха.
Даже если в пневмомагистрали нет утечек и все соединители и быстросъёмные муфты исправны и меняются по мере необходимости, утечки всё равно возникнут и связаны они не с трубопроводами, а с пневмоинструментом. В процессе эксплуатации инструмента происходит его естественный износ, увеличение зазоров и старение прокладок и т.д., что влечёт за собой увеличение расхода воздуха при работе.

Произведя несложные расчеты, получим, что энергия сжатого воздуха примерно в 10 раз дороже электроэнергии.
Т.е. энергия сжатого воздуха очень дорогая и, соответственно, потери в системе сжатого воздуха обходятся очень дорого.

Получив числовые данные о потерях, Вы сами можете оценить, стоит с ними бороться или потери не существенны и их стоимость не велика.

Пример из практики:

На одном из предприятий по выпуску ЖБИ мы проводили замену компрессоров для цеха по сварке сетчатых карт. В цехе стояло 6 аппаратов контактной сварки сетки с пневматическим прижимом электродов. Воспользовавшись приведённым в данном разделе расчётом, мы оценили расход цеха в процессе работы (для повышения точности проводили несколько замеров за смену). Расход оказался равным 11500 л/мин.

Затем мы произвели замеры по окончание смены, для того чтобы оценить потери в цеху. Потери оказались около 1200 л/мин, на уровне 11%. Многовато. Обследовав магистраль сжатого воздуха, оказалось, что эти потери легко устранимы. Травили воздух большинство соединений в системе. Подмотка, подтяжка и замена некоторых соединений дали отличные результаты. После проведённых работ потери составили 30 л/мин. Один день работ по устранению утечек и отличный результат. Сокращение расходов на электроэнергию компрессорной более чем на 10%.

Далее, устранив постоянные потери, мы сравнили полученный расход всего цеха с паспортным расходом стоящего в нём оборудования. В данном случае это было не сложно. В цехе было не много потребителей. Это сравнение дало впечатляющие цифры. Потери сжатого воздуха в пневмоцилиндрах составили 2300 л/мин, 23 % от общего потребления сжатого воздуха.

Для устранения этих потерь потребовался ремонт оборудования. Он был произведён собственными силами предприятия.

На этом примере чётко видно, сколько энергии предприятие тратило в пустую. Потери только в одном цеху составили 3500 л/мин. Это примерно 22 кВт. Т.е. предприятие теряло постоянно 22 кВт/час электроэнергии только в одном цеху.

В завершение нужно отметить, что данный метод достаточно точен, и позволяет обойтись без расходомера и вместе с тем, его применение не всегда возможно. Его сложно применять на больших предприятиях с разветвлённой пневмосистемой и неравномерным потреблением сжатого воздуха, хотя для отдельных цехов он вполне применим. Главное, чтобы у Вас был достаточного объёма ресивер.

4 способа измерения расхода воздуха

В то время как отраслевые стандарты, определяющие интенсивность вентиляции, исходят из деревянных конструкций, трудно найти практический стандарт, описывающий, как измерить вентиляционные потоки воздуха, который может применяться в полевых условиях. Давайте посмотрим, как можно определить расход воздуха от вытяжного вентилятора в жилых и коммерческих помещениях в полевых условиях.

Вентиляторы на любом конце воздуховода

Это может быть очевидно, но это хорошее место для начала обсуждения.Хотя линейные вытяжные вентиляторы существуют, большинство вытяжных вентиляторов находится либо в начале воздуховода, либо в конце воздуховода. Это определяющая характеристика некоторых вытяжных вентиляторов, которая влияет на способ определения воздушного потока вентилятора по сравнению с системой принудительного воздуха, в которой вентиляторы расположены между приточным и возвратным каналами.

Опасное предположение

Большинство стандартов написано, чтобы убедить проектировщиков указать необходимый воздушный поток или скорость воздухообмена. Эти стандарты требуют расчета и спецификации, требующей, чтобы вентилятор выполнял свою работу.Когда эти задачи выполнены, большинство инженеров считает, что стандарт соблюден и потребности в вентиляции обеспечены; мечтать о ребятах.

Предположение, что указанные вентилятор и воздуховод будут выполнять эту работу, далеко не реализовано. Конструкция и спецификация должны требовать, чтобы система вентиляции также проходила этап проверки измерения, регулировки и балансировки воздушного потока квалифицированным воздушным балансиром. Без этого шага дизайн — это всего лишь желание.

Типичные методы измерения

Существует много различных типов вентиляционных систем, и не все необходимые методы измерения можно обсудить в короткой статье, поэтому мы рассмотрим наиболее распространенные методы испытаний.

1. Измерение колпака балансировки воздуха

Если вам повезло, и воздушный поток вытяжного вентилятора выводится из комнаты через решетку, прилегающую к потолку или стене, а объем воздушного потока составляет от 30 до 2000 кубических футов в минуту, используйте откалиброванный колпак для балансировки воздуха. Настройте балансировочный кожух для считывания в режиме вытяжки, надежно наденьте кожух на решетку, чтобы захватить весь воздушный поток вентилятора, проходящий через решетку. Затем прочтите и запишите расход воздуха.

Характеристики воздушного потока составляют плюс-минус 10% от расчетного воздушного потока.Для большинства вентиляторов меньшего размера этой спецификации вполне достаточно. Если вы все погрязли в точности, забудьте об этом. Если вас беспокоит определение точной величины утечки в воздуховоде, лучше потратить усилия на установку воздуховода, чтобы он не протекал.

Если воздушный поток невозможно измерить напрямую с помощью балансировочного кожуха, воздушный поток можно измерить в вытяжном канале, выполнив пересечение воздушного потока.

2. Пересечение воздушного потока в вытяжном воздуховоде

Траверса для воздушного потока требует не менее 5 отрезков прямого вытяжного канала.Два или более 3/8 дюйма. Затем в воздуховоде просверливаются контрольные отверстия. Анемометр, испытательный прибор, который измеряет скорость воздуха, используется для определения средней скорости воздуха в воздуховоде. Затем среднее значение в футах в минуту умножается на площадь воздуховода в квадратных футах, чтобы определить поток воздуха, проходящий через воздуховод.

Пройдите воздушный поток в вытяжном канале.

Пример: у вас есть вытяжной вентилятор для ванной, рассчитанный на 200 кубических футов в минуту. Система имеет 8-дюйм. вытяжной канал. Площадь 8-к. воздуховод есть.35 кв. Футов. Вы измеряете скорость в точках воздуховода и обнаруживаете, что средняя скорость в вытяжном воздуховоде составляет 400 футов в минуту. Умножьте 400 футов в минуту на площадь воздуховода, которая составляет 0,35 квадратных футов, чтобы найти воздушный поток вытяжного вентилятора 140 куб.

3. Воздушный поток вентилятора графика

Каждый производитель вентиляторов публикует таблицы производительности каждого вентилятора. Обычно эти вентиляторные столики поставляются вместе с вентилятором, или информацию можно легко найти в Интернете на веб-сайте производителя.Чтобы интерпретировать воздушный поток вытяжного вентилятора, необходимо измерить рабочее статическое давление вентилятора и скорость вентилятора или число оборотов в минуту. Эти полевые данные затем используются для построения графика воздушного потока вентилятора.

Вентиляторы меньшего размера часто бывают с постоянной или односкоростной скоростью. С этими вентиляторами вам не нужно измерять скорость вращения вентилятора. Для более крупных вентиляторов необходимо измерять скорость вращения вентилятора. Обычно это делается с помощью бесконтактного тахометра, который считывает число оборотов в минуту с отражающей ленты, прикрепленной к вентилятору.

График производительности вытяжного вентилятора.

Статическое давление вентилятора измеряется с помощью манометра (манометра), шланга или трубки и наконечника статического давления. (См. Технические характеристики комплекта статического давления в конце статьи.)

Поскольку многие вентиляторы расположены на обоих концах воздуховода, статическое давление рабочего вентилятора измеряется при входе или выходе воздуха из вытяжного вентилятора. Просверлите контрольное отверстие в воздуховоде, снимите показания статического давления вентилятора и запишите его.

Тест вытяжного вентилятора.

Получив рабочее статическое давление и скорость вентилятора, перейдите к таблице производителей вентиляторов, соответствующей измеряемому вентилятору, и постройте график воздушного потока.

Нарисуйте линию, пересекающую скорость вентилятора и рабочее статическое давление вентилятора, чтобы показать, что вентилятор работает с CFM.

4. Комбинация одного или нескольких методов тестирования

Поскольку некоторые вентиляторы не установлены, подходящие для измерения воздушного потока вентилятора, и поскольку вы являетесь судьей и жюри, ответственными за определение воздушного потока вентилятора, вы найдете моменты, когда вы можете использовать два или более из вышеперечисленных методов тестирования, чтобы собрать достаточно данных, чтобы вынести свое суждение воздушного потока рабочего вентилятора.Чем больше данных вы соберете, тем точнее будет ваше решение о воздушном потоке.

Осведомленность о воздушном потоке

Простое осознание того, что воздушный поток должен и может быть измерен, позволит вам познакомиться с контролируемой зоной систем, которые вы проектируете, устанавливаете и обслуживаете.

Регулярно просматривая спецификации вентиляторов, которые вы используете, вы узнаете об ограничениях, которые имеет каждый вентилятор, и об условиях установки, при которых вентиляторы могут работать на 50% от ожидаемой мощности.

Основная причина для измерения расхода воздуха заключается в том, чтобы вы обнаружили проблемы вентиляции, с которыми ваши клиенты страдали в течение многих лет.Измерение потока вытяжного воздуха дает вашим клиентам возможность получить улучшенную вентиляцию и комфорт. Возможности появляются благодаря предоставлению более качественных услуг и увеличению доходов.

Как измерить скорость и расход

В приложениях HVAC / R полезно понимать методы, используемые для определения скорости воздуха. Скорость воздуха (пройденное расстояние за единицу времени) чаще всего выражается в футах в минуту (FPM). Умножение скорости воздуха на площадь воздуховода позволяет определить объем воздуха, проходящего через определенную точку воздуховода за единицу времени. Объемный расход обычно измеряется в кубических футах в минуту (CFM).

Скорость воздуха измеряется путем измерения давления, создаваемого движением воздуха. Скорость также связана с плотностью воздуха с предполагаемыми константами 70 ° F и 29,92 дюймов ртутного столба. Двумя наиболее распространенными технологиями измерения скорости являются емкостные датчики давления и термоанемометры. Есть два типа давления, которые необходимо знать для измерения скорости; общее давление и статическое давление. Оба могут быть измерены с помощью трубки Пито или усредняющей трубки.Давление скорости вычисляется как разница между общим давлением и статическим давлением. Для измерения скоростного давления подключите трубку Пито или усредняющую трубку к датчику скорости и поместите трубку в воздушный поток воздуховода. Фактическая скорость требует либо математического расчета, либо откалиброванного датчика, который напрямую показывает скорость.

В = 4005 x квадратный корень (дельта P)

  • Delta P = (изменение давления в дюймах вод. ст.)
  • V = скорость (фут / мин)

Определение расхода воздуха заключается в умножении площади поперечного сечения воздуховода на скорость воздуха.Если размеры воздуховода известны, то можно легко определить площадь поперечного сечения и рассчитать объемный расход. Следует иметь в виду, что скорость воздуха неоднородна во всех точках воздуховода. Это верно, потому что скорость наименьшая у сторон, где воздух замедляется трением. Чтобы учесть это, использование усредняющей трубки Пито с несколькими точками измерения будет более точно отражать среднюю скорость.

  • Q (расход воздуха) = A (площадь воздуховода) * V (скорость воздуха)

Важность измерения скорости

  • Повышение производительности системы
  • Повышение энергоэффективности и экономии затрат — Знание ACH (увеличение или уменьшение использования)
  • Поддерживайте надлежащую скорость воздушного потока для обеспечения комфорта пассажиров
  • Измерение расхода воздуха в критических помещениях или зонах с высокой проходимостью

НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ, чтобы узнать, как Setra может помочь вам измерить скорость и расход с помощью нашей модели SRIMV.

Измерение расхода воздуха, учет в зависимости от профиля воздуховода

Расчет расхода через воздуховоды, трубы, вытяжки и дымовые трубы (для наших целей все вместе называемые воздуховодами) никогда не был трудным. Площадь поперечного сечения воздуховода умножается на среднюю скорость жидкости, чтобы найти объем за время или скорость потока. Простой.

Сбор данных для точного и точного измерения скорости воздуха в воздуховодах был сложной задачей. А плохие процедуры сбора данных приводят к ошибкам в балансировке воздуховодов.Приборы для измерения расхода воздуха, анемометры, в прошлом были ограничены временем.

Новейшие микропроцессорные анемометры обеспечивают точный сбор данных измерения расхода воздуха в воздуховоде даже до того, как терпение специалистов по HVAC иссякнет.

Как измерить скорость воздуха

Более точный вопрос заключается в том, как измерить среднюю скорость воздуха в различных поперечных сечениях воздуховода.

Физика относительно проста:
Воздух замедляется трением при контакте с краем воздуховода
Наибольшая скорость достигается в условиях ламинарного течения в середине поперечного сечения без трения.
Профиль скорости в воздуховоде зависит от формы воздуховода (минимизация стенок периметра для достижения площади поперечного сечения) и силы, толкающей воздух

Промышленный датчик скорости / температуры воздуха

Предпочтительными формами воздуховодов являются круглые, квадратные и прямоугольные в указанном порядке эффективности.

С учетом этих фактов, сколько измерений составляет хорошую базу данных?

Линии сетки, которые определяют точки измерения расхода в воздуховоде, являются пересекающимися. Логлинейный метод обеспечивает высокую точность (± 3%) суммирования расхода за счет измерения расхода воздуха, предпочтительно ближайшего к краям пространства воздуховода.

Воздуховоды круглые

Логлинейная траверса для круглых каналов, подход по два диаметра.

Бревно линейно-траверсное для круглых воздуховодов, трехдиметровый подход.

Три поперечины диаметром, равномерно разнесенные под углом 60 °, образуют шесть кусков пирога в круглом воздуховоде.Для каждого радиуса производятся три измерения: по краю; одна треть к центру; две трети к центру. Обратите внимание, что воздух, наиболее подверженный трению, кажется чрезмерно представленным.

В общей сложности восемнадцать показаний точно описывают скорость воздушного потока.

В случае, когда можно измерить только два хода, установите их под углом 90 градусов и возьмите пять образцов на каждом радиусе. Первые четыре равномерно распределяются по первой половине радиуса, начиная с края и двигаясь к центру.Пятая точка на две трети ближе к центру.

Эти двадцать точек данных не дадут такого точного среднего значения, как восемнадцать с тремя обходами, но результаты приемлемы.

Воздуховоды прямоугольного или квадратного сечения

Пример линейной траверсы с 25 точками для прямоугольных воздуховодов.

Точность требует от минимум двадцати пяти до сорока девяти точек данных. Сторона воздуховода менее тридцати дюймов требует пяти пересечений. Сторона воздуховода больше тридцати шести требует семи пересечений.Шесть для длины посередине.

Эти воздуховоды требуют как минимум шестнадцати измерений около края (около 7% общего расстояния), а остальные девять должны быть равномерно распределены по сетке. Обратите внимание, что шестьдесят четыре процента точек данных прямоугольного воздуховода будут находиться близко к стенкам воздуховода, в то время как только тридцать три процента точек данных круглого воздуховода отражают трение со стенками. Это измерение демонстрирует эффективность круглого воздуховода. Что, кстати, не означает, что раунд — всегда лучшее решение.

Соберите данные по этим показаниям и просто вычислите среднее значение. Или позвольте вашему микропроцессору сделать работу. Вы рассчитали скорость воздушного потока.

Как измерить площадь поперечного сечения

Звучит достаточно просто, длина умножается на ширину или радиус в квадрате, умноженный на пи.

Три слова: запомните решетку.

Если решетка не используется, коэффициент применения равен 1,00. Таким образом, площадь поперечного сечения воздуховода не изменилась.

Если решетка имеет квадратную форму, умножьте общую площадь на.88. Решетка радиатора изменена в 0,78 раза; и решетка из стальных полос калибра 0,73.

Решетка служит для замедления скорости воздуха, а также для его рассеивания. Помните об этом факторе.

Устройства для расчета расхода

Вы рассчитали расход воздуха, чистую площадь поперечного сечения и умножили их на расход.
Q = FAV, где:
F = коэффициент применения (см. Таблицу)
A = обозначенная площадь в квадратных футах

Тип решетки Фактор применения, F Обозначенный участок
Нет 1.00 Площадь воздуховода полностью
Квадрат с перфорацией 0,88 Свободная (дневная) зона
Штанга 0,78 Площадь ядра
Стальная полоса 0,73 Площадь ядра

Экономичный крыльчатый анемометр

Современные приборы для измерения расхода воздуха, такие как портативные анемометры, которые предлагают цифровые показания в кубических футах в минуту: автономный калькулятор, позволяющий сэкономить время и нервы профессионалов в области HVAC.

Мы считаем важным, чтобы технические специалисты понимали теорию измерения расхода воздуха, чтобы распознать, когда точка данных вряд ли будет правильной, ошибочные показания или расчет не кажутся правильными и должны быть проверены дважды. В сегодняшней среде «результат — сейчас» эти новые технологии ускоряют процесс. Ваш опыт будет дважды проверять процесс, но этот инструментарий быстро собирает и дважды проверяет необработанные данные.

Новые модели отличаются сложным расчетом расхода и выводом в удобном для использования формате.Балансировка воздуховодов стала менее трудоемкой и более эффективной, больше науки, чем искусства.

Техническое обучение

Техническое обучение

Измерение поперечного воздушного потока в воздуховоде | Fluke

Надлежащий поток воздуха в воздуховодах HVAC необходим для хорошей работы оборудования.Когда потоки воздуха неправильные, воздух не может быть кондиционирован должным образом, эксплуатационные расходы повышаются, а ожидаемый срок службы оборудования сокращается.

Многие обстоятельства требуют измерения скорости или расхода воздуха, и пересечение воздуховода является наиболее точным методом получения этой информации. Траверс воздуховода состоит из ряда равномерно распределенных измерений скорости и давления воздуха по всей площади поперечного сечения прямого воздуховода (диаграмму см. В этой направляющей воздушного потока). В этой заметке по применению объясняется, как это сделать.

Проведение пересечения воздуховода

Для максимальной точности воздушного потока снимите несколько показаний в плоскости пересечения, преобразуйте их в скорость и затем усредните их. На рисунке 1 показаны точки вдоль плоскости поперечного сечения, в которых следует проводить измерения, в прямоугольных или круглых воздуховодах.

Измерьте расход воздуха как минимум в 25 точках, независимо от размера воздуховода.

  • Для сторон воздуховода короче 30 дюймов необходимо взять пять точек пересечения (по 5 с каждой стороны, 5 * 5 = 25).
  • Для сторон воздуховода от 30 до 36 дюймов необходимо снять шесть точек.
  • Для сторон воздуховода длиннее 36 дюймов необходимо снять семь точек.
  • Если сторона воздуховода меньше 18 дюймов, то любые показания, которые вы снимаете, следует снимать из центра равных участков, расстояние между которыми не превышает 6 дюймов, с минимум двумя точками на каждую сторону воздуховода.

Предпочтительным местом расположения траверсы в приточном воздуховоде должно быть прямое сечение воздуховода с 10 прямыми эквивалентными диаметрами воздуховода перед по потоку и 3 эквивалентными диаметрами прямых воздуховодов ниже по потоку от плоскости траверсы, хотя минимум 5 эквивалентных диаметров воздуховода вверх по потоку. и 1 воздуховод эквивалентного диаметра ниже по потоку может дать адекватные результаты.

Когда траверса расположена рядом с вентилятором, условия потока обычно более благоприятны на входе на обратной стороне. Траверса на стороне входа должна составлять 0,5 эквивалентного диаметра воздуховода перед входом вентилятора.

Эквивалентный диаметр воздуховода = √ (4HV / π)
H = горизонтальный размер воздуховода
V = вертикальный размер воздуховода
π = 3,14

Установка измерительного устройства

Чтобы определить глубину погружения измерительного устройства, см. Следующие таблицы .Предположим, у нас есть образец воздуховода со сторонами размером 24 x 15 дюймов. Для стороны 24 дюйма нашего образца прямоугольного воздуховода обратитесь к строке «5 линий пересечения».

Правило Лог-Чебышева для прямоугольных воздуховодов
Число точек или линий пересечения Положение относительно внутренней стенки
5 0,074, 0,288, 0,500, 0,712, 0,926
6 0,061, 0,235, 0,437, 0,563, 0,765, 0,939
7 0.053, 0,0203, 0,366, 0,500, 0,634, 0,797, 0,947

90

Правило Лог-Чебычева для круглых воздуховодов
Число точек на диаметр Положение относительно внутренней стенки
6 0,032, 0,135, 0,321, 0,679, 0,865, 0,968
8 0,021, 0,117, 0,184, 0,345, 0,655, 0,816, 0,883, 0,981
10 0,019, 0,153, 0,217, 0,361, 0,639 , 0. 783, 0,847, 0,923, 0,981

Обратите внимание на пять множителей, перечисленных в разделе «Положение относительно внутренней стены». Умножьте размер воздуховода (24 дюйма) на числа в таблице, чтобы получить различную глубину погружения для этой стороны воздуховода. Например, положение, ближайшее к внутренней стене, будет: 0,074 * 24 дюйма = 1,78 дюйма, и и т. д. Для стороны 15 дюймов следуйте приведенным выше текстовым инструкциям по проведению измерений, когда стороны воздуховода меньше 18 дюймов.

Пошаговая инструкция

Вот как выполнить измерения скорости и давления с помощью Fluke 922

  • Подсоедините трубку общего давления к порту 922 «+», а трубку статического давления — к порту «-».
  • Выберите режим «Объем потока».
  • Выберите круглый или прямоугольный воздуховод.
  • Введите внутренние размеры воздуховода в соответствии с запросом.
  • Нулевой счетчик
  • Поместите наконечник трубки Пито-Статик в воздуховод в первой точке пересечения.
  • Когда отображается стабильное показание объема воздуха, нажмите «Сохранить», чтобы сохранить показания.
  • Повторить для каждой точки перемещения
  • После того, как все показания точки перемещения были сохранены, нажмите «Расчет среднего» для среднего расхода воздуха

Общее давление минус статическое давление равно скоростному давлению.Fluke 922 автоматически преобразует давление скорости в скорость в режиме скорости. В режиме «Объем потока» 922 будет запрашивать геометрию и размеры воздуховода, чтобы отображать поток воздуха (куб. Фут / мин) непосредственно в реальном времени. Расчет скорости и расхода воздуха 922 основан на стандартном воздухе при 29,92 дюйма ртутного столба и температуре 70 ° F.

Советы

Когда мы говорим о размещении трубки Пито на 10 диаметров прямого канала вверх по потоку и 3 диаметра прямого канала после поперечной плоскости, нам необходимо сначала преобразовать размеры прямоугольных воздуховодов в их эквивалентные диаметры окружности.

Для выполнения обхода с круглым воздуховодом по существу следуйте тем же правилам размещения плоскости обхода, что и для прямоугольного. Однако круглые воздуховоды требуют измерения по 3 диаметрам (см. Руководство по потоку воздуха), как минимум 6 измерений на диаметр. Умножьте количество точек, которые вы будете измерять, на цифру во второй половине таблицы 1, чтобы определить положение измерения относительно внутренней стенки воздуховода.

Примечания:

  1. При выполнении пересечения воздуховода всегда проверяйте, чтобы носик трубки Пито был параллелен стенке воздуховода и был обращен к воздушному потоку.
  2. По возможности снимайте показания на длинных прямых участках воздуховода. Избегайте измерения сразу после локтей или других препятствий в дыхательных путях.

Дополнительные ресурсы

Для начала ознакомьтесь со стандартами ASHRAE 111 «Методы измерения, тестирования, регулировки и балансировки систем отопления, вентиляции, кондиционирования и охлаждения зданий» и стандартами ISO 3966. Первый включает в себя общую главу об измерениях в воздухе, в которой цитируется правило Лога-Чебычева, разработанное в ISO 3966, в дополнение к дальнейшим указаниям по размещению плоскости пересечения и методам измерения.В стандарте ISO более подробно рассматривается разработка правила.

Для получения дополнительной информации о воздушном потоке см. Краткое справочное руководство Fluke Airflow. Для простого и лаконичного объяснения измерений воздушного потока см. «Воздушный поток в воздуховодах» Лео А. Мейера (LAMA Books).

Статья AutomatedBuildings.com — Измерение воздушного потока для систем HVAC Сравнение технологий

Статья AutomatedBuildings.com — Измерение воздушного потока для систем HVAC
Сравнение технологий

Дизайнеры должны понимать истинное
Сравнение «яблок и яблок» при выборе измерения расхода воздуха
устройства, использующие разные технологии.

Дэвид С. Дуган, президент
EBTRON, Inc.



ВВЕДЕНИЕ

T Правильный выбор
устройства измерения воздушного потока могут иметь решающее значение для работы сегодняшних
современная система HVAC. Многие требования и ограничения одного
часто ошибочно полагают, что технологии применимы друг к другу. Не все
технологии приводят к одинаковой производительности даже при использовании в одинаковых
условия.Точность и повторяемость варьируются в зависимости от технологии и наиболее
сильно зависит от места установки, скорости воздушного потока и необходимого
откат системы.

Два самых распространенных
Технологии измерения расхода воздуха, обычно используемые в системах HVAC: (1) полностью
электронное тепловое рассеивание и (2) решетки Пито на основе дифференциального давления.
В этой статье будут описаны результаты теоретических и лабораторных испытаний
научное исследование, выполненное автором за последние 2 года. Дизайнеры должны
понять преимущества и ограничения каждой технологии, прежде чем выбирать
устройство для конкретного приложения.

КРАТКАЯ ИСТОРИЯ
ИЗМЕРЕНИЕ ВОЗДУШНОГО РАСХОДА ДЛЯ ОВК

В период, когда
Пневматические регуляторы преобладали в отрасли, воздушный поток на основе перепада давления
измерение было логичным выбором для приложений HVAC. Статическая трубка Пито
может передавать квадратный корень скорости, эквивалентный одной точке,
давление скорости, непосредственно к главной системе управления.

Когда системы VAV начали
доминируют конструкции, возникла значительная потребность в измерении скорости воздушного потока для
объемное отслеживание вентилятора.Предприимчивые люди осознавали ограниченность
одноточечного измерения и разработали усредняющую матрицу Пито. Хотя
устройство внесло ошибку выборки из-за усреднения нелинейного сигнала давления,
технологии было достаточно для удовлетворения требований ранних систем VAV.

Прямое цифровое управление (DDC)
системы начали заменять традиционные пневматические системы в начале 1980-х годов.
Для измерения расхода воздуха потребовался дополнительный «преобразователь» для преобразования
пневматический сигнал к электронному эквиваленту системы DDC.Поскольку
перепад скоростного давления был очень мал, погрешность преобразования составляла
значительный и до сих пор остается значительным источником неопределенности при использовании
Технология массива Пито.

Приборы для измерения расхода воздуха
используемые в традиционных системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, были разработаны для базовой балансировки и теплового
комфорт. Максимальная скорость воздушного потока 2500 футов в минуту характерна для большинства систем. Рабочий
был принят диапазон изменения от 3 до 1 или минимальная скорость примерно 800 футов в минуту.
как минимальный расход воздуха, необходимый для работы измерительных устройств.
удовлетворительно.Кроме того, минимальный «прямой участок» 10 воздуховодов
диаметры требовались для «приемлемой» точности измерения. Во многих
В некоторых случаях требовались соты для выпрямления потока, чтобы свести к минимуму усреднение.
ошибка коллектора.

Как системная технология HVAC
увеличилась, так же как и требования к более точному и стабильному измерению воздушного потока
устройств. В 1980-х годах в измерение расхода воздуха вошли новые технологии.
арена. Одна технология использует принцип теплового рассеивания. Новый
технология предоставила главной системе управления единый линейный сигнал для
воздушный поток с использованием массива независимых датчиков без использования дополнительных
преобразователи.Кроме того, устройства теплового рассеивания могут точно измерять
скорость воздушного потока вниз до неподвижного воздуха (хотя практическое применение таких
измерение встречается редко). Устройство термического рассеивания также могло
предоставить главной системе управления сигнал о средней температуре.

ПОНИМАНИЕ
РАЗЛИЧИЯ МЕЖДУ ТЕХНОЛОГИЯМИ

Сравнение технологий
которые сильно отличаются — задача не из простых. Помимо принципа
измерения (тепловое или дифференциальное давление), существует ряд тонких
Факторы, которые существенно влияют на общую производительность. Основные факторы
перечислены ниже и будут рассмотрены в следующих разделах этой статьи.

Влияние вверх и вниз
возмущения ручья:

  • Влияние на человека
    точность датчика (эффект «турбулентности»)

  • Влияние на общую
    ошибка выборки массива (влияние профиля скорости)

  • Калиброванная точность
    датчика (ов)

  • Калиброванная точность
    передатчика / преобразователя

  • Эффект размещения
    датчика-щупа относительно плоскости вектора скорости (вращение
    эффект)

  • Долгосрочная стабильность



ВЛИЯНИЕ
ВОЗМЕЩЕНИЙ В ДОБЫЧЕ И ВНИЗ

Фитинги для воздуховодов и
аксессуары, в том числе колена, переходники, вентиляторы, демпферы и пленумы, будут
создают чрезмерные вихри в воздуховоде («турбулентность») и профили скорости, которые
добавит неопределенности измерения для устройств измерения расхода воздуха. На устройства теплового рассеивания эти возмущения влияют иначе, чем на
устройства на основе дифференциального давления. Ebtron, Inc., производитель тепловых
Устройства для измерения расхода воздуха в атмосфере провели обширные испытания в течение определенного периода
более одного года, чтобы оценить влияние возмущений вверх и вниз по течению
как на термодисперсионных устройствах, так и на трубках Пито на основе дифференциального давления
и массивы.


Влияние на человека
Точность датчика (влияние
«турбулентность»)

Термическая дисперсия
Приборы

Объем данной статьи
будет ограничиваться технологией измерения тепловой дисперсии, разработанной
Эбтрон.В следующем проекте можно будет сравнить различные тепловые технологии.

Ранний (до 1993 г.)
На массивы теплового рассеивания значительное влияние оказала турбулентность в воздуховоде.
Станции измерения воздушного потока часто размещаются в местах, близких к нарушенным каналам
показало «ложно высокое» значение. Поскольку технология определяет
поток воздуха, связывая скорость теплопередачи от теплого тела со скоростью,
участки воздуховодов, имеющие чрезмерные завихрения и турбулентность, отводили больше тепла от
датчика, чем он был выставлен при заводской калибровке в аэродинамической трубе, следовательно,
высокое чтение.

Улучшения
к конструкции датчика Ebtrons в начале 1990-х гг.
турбулентный след, создаваемый острой передней кромкой сенсорного зонда
сборка (рисунок 1). Этот эффект «предварительной подготовки» по существу сделал
весь воздушный поток через датчик более «турбулентный», чем
эффект возмущения наихудшего случая, поэтому допускается условие
создается и используется в процессе калибровки. В результате Ebtron Thermal
Датчики рассеивания меньше подвержены влиянию помех в воздуховоде, чем любые другие
технология, основанная на лабораторных испытаниях.Часто менее 1 эквивалентного диаметра
подходит для точных измерений, когда устройства с высокой плотностью датчиков
применяемый. Эти утверждения будут подкреплены данными исследований, представленных позже в
Эта статья.

Трубки и решетки Пито

Оба
лабораторные матрицы Пито и усредняющие массивы Пито подвержены влиянию турбулентности в
подобным образом. Скорость V выражается как

.

(уравнение 1)
V = (2DP / p) 0.5
где D P
(DeltaP) — это перепад давления, а p — плотность
воздуха.

Перепад давления
мало по сравнению с общим давлением воздушного потока в большинстве систем ОВК.
среды. Результирующее отношение сигнал / шум имеет значение при дискретизации.
небольшие колебания общего давления воздушного потока (рисунок 2). За
Например, воздуховод с общим давлением 2,0 дюйма вод.ст. и колебаниями давления
1% будет испытывать колеблющийся «шум» 0.02 дюйма вод. Ст. В
скоростное давление, связанное с 1000 фут / мин, равно 0,062 дюйма вод. ст. В этом
В этом случае «шум» составляет почти 1/3 всего сигнала. Эффект
усиливается, когда инструменты Пито расположены ближе к помехам и ниже
скорости воздушного потока. В результате для профессионалов воздушного баланса это не редкость.
использование устройств на основе дифференциального давления для индикации отрицательного или
«ненадежная» скорость воздушного потока около колен, на внутренней части
воздуховод с наименьшим потоком воздуха. Новые портативные устройства фактически заставляют
недостоверные показания до 0 футов в минуту, что может увеличить неопределенность полевых измерений
при перемещении в менее оптимальных местах воздуховода.

Ebtron испытал
показал, что во многих случаях чистый положительный воздушный поток все еще присутствует
когда устройства на основе дифференциального давления показали отрицательный или ненадежный поток
оценки (см. сводку теста ). В результате и для достижения
максимальная потенциальная производительность, устройства дифференциального давления должны быть
применяется, когда обстоятельства позволяют разместить более 10
эквивалентные диаметры воздуховода прямого воздуховода (7,5 диаметров воздуховода на выходе и 3
вверх по течению). 1,4,5

Влияние на общее
Ошибка выборки массива (эффект
профиль скорости)

Оба теплового рассеивания
и массивы Пито определяют среднюю скорость для преобразования в объемную
скорость путем выборки профиля скорости. Тепловая дисперсия измеряет скорость
напрямую, в то время как массивы Пито производят выборку распределения общего и статического
давления, которые представляют скорость.

Сколько точек отбора проб
необходимы для точного измерения и какой должен датчик распределения
быть? Будет ли x точек измерения в устройстве теплового рассеивания дать
такая же производительность, как x количество точек выборки на массиве Пито?

Международный стандарт
ISO 3966, Измерение потока жидкости в закрытых трубопроводах — Метод площади скорости
с использованием статических трубок Пито
(1977) 3 , определяет текущий
общепринятый способ пересечения каналов.Стандарт предполагает наличие
специфическая функция профиля скорости и рекомендует определенное количество
измерения и расположение таких измерений внутри воздуховода с помощью
Метод «Лог-Чебычева». Согласно Стандарту: «По
гипотеза математическая форма закона распределения скоростей как функции
расстояние от стены логарифмически в крайних элементах
сечение и многочлен в других элементах ». Стандарт рекомендует
в прямоугольных воздуховодах должно быть измерено минимум 25 точек.Стандарт ISO также
был принят за основу стандарта ANSI / ASHRAE 111 1 .

Ряд авторов имеют
прокомментировал ISO 3966 и использование метода «Log-Tchebycheff».
Ebtron предлагает устройства воздушного потока с распределением датчиков на основе
Метод «равных площадей» или метод «Лог-Чебычева». Тем не мение,
тестирование не дало результатов в отношении наилучшего выбора для большинства сред HVAC,
поскольку распределение «Log-T» делает предположения, которые не обязательно
характеризуют профили потока многих систем воздуховодов HVAC, которые имеют множество
приспособления и нарушения.

Очень важно
признаем, что стандарт ISO основан исключительно на использовании статического
трубки. Анализ неопределенности, представленный в Стандарте, ясно показывает, что
количество систематических и случайных ошибок связано с методикой.
«Ошибки в оценке локальной скорости» включают в себя
колебаниями скорости во время траверса, турбулентностью и ошибкой из-за
наклон трубки Пито. «Ошибки в оценке расхода
скорость »добавляет неопределенности, обусловленной расположением трубки Пито.Все
из этих факторов уникальны для переносных траверс с трубкой Пито. Как результат,
теория выборки гласит, что большее количество точек выборки приведет к
лучшая оценка истинного среднего и минимизация экспериментальной ошибки. В
количество точек отбора проб, рекомендованное этим методом, нельзя перенести на
стационарные воздуховоды, не обладающие всеми присущими
систематические и случайные ошибки, связанные с измерением поля.

Стандарт ASTM D 3464-75,
«Стандартный метод испытания средней скорости в воздуховоде с использованием теплового
Анемометр », определяет от 4 до 20 точек отбора проб в зависимости от размера
воздуховод. 2

Испытания проведены в
Исследовательская лаборатория инженерного строительства армии США (UACERL)
оценка сенсорной плотности траверс и различных устройств измерения расхода воздуха,
пришел к выводу, что датчики с низкой плотностью датчика (3 датчика в 22 «x 40»
воздуховода) дало ту же точность, что и при измерении смещения по 35 точкам 4 .

Термическая дисперсия
Приборы

Ebtron определил
количество независимых термодатчиков, необходимых для точного измерения в
серия лабораторных исследований.Предоставлены первые устройства измерения воздушного потока Ebtron
до 4 датчиков на квадратный фут в соответствии с предыдущими рекомендациями ASHRAE.
Эта плотность сенсора даст установленную точность 2% от показаний, когда
установлен в соответствии с заводскими инструкциями. Практические соображения
предположил, что уменьшение плотности сенсора на 50% повлияет на увеличение
погрешность всего + 1% от установленной точности, до 3% от показания. Это привело бы
в надлежащих характеристиках для установок, требующих точного измерения
скорости воздушного потока.

Следующие рекомендации
были разработаны на основе лабораторных испытаний и полевого опыта для обеспечения точности
приложения воздушного потока. Рекомендации основаны на размере воздуховода и охватывают
Плотность сенсора входит в комплект поставки всей модели Ebtron для измерения расхода воздуха GTx116-PC
системы.


Производительность под
различные места расположения воздуховодов можно найти в разделе «Сводка испытаний по размещению».
этого документа.


В
во многих случаях, например, в приложениях слежения за вентиляторами, повторяемости, линейности и
диапазон изменения более важен, чем точность установки.Пониженная плотность сенсора
устройства доступны по более низкой цене. Для приложений, требующих установленного
точность 6% или выше, GTx116-PB даст удовлетворительную работу.
Более экономичная модель STx102-P даст установленную точность 10%.
или лучше. В большинстве случаев эти устройства с меньшей плотностью датчика можно отрегулировать в
поле и результат в отличной работе с такой же долгосрочной стабильностью
как прецизионная модель GTx116-PC.

Аналогично вход вентилятора
устройства (например, модели GTx116-F и STx104-F) обеспечивают повторяемость, линейность и
диапазон изменения с меньшей точностью установки.Вариативность на входе вентилятора, в том числе
наличие нарушений (кожухи ремня, корпуса подшипников и т. д.) и впускной
условия входа (близость стен и перегородок) обычно приводят к
установленная точность 10% и требует регулировки на месте. Для отслеживания поклонников
применения, регулировки просты и требуют, чтобы впускные и выпускные заслонки
закрываются, когда заслонка рециркуляции находится в полностью открытом положении. Либо один
станции или показания подрядчика по воздушному балансу используются в качестве эталона и
рассчитывается поправочный коэффициент для единиц, подлежащих корректировке (подробнее
см. Примечания по применению для Fan Tracking в Ebtron Advantage
Каталог продукции
).

Трубки и решетки Пито

Professional TAB
подрядчики пересекают воздуховод и записывают индивидуальные показания. Каждое чтение
определяется путем оценки уравнения V = 4005 * (DP) 0,5 ,
где DP
измеряется в дюймах водяного столба. Это обобщенное соотношение не учитывает
изменения плотности воздуха из-за изменений температуры и давления воздуха. В
показания суммируются и определяется окончательная средняя скорость воздушного потока.
Многократное снятие показаний по воздуховоду может компенсировать изменения в
профиль скорости.

Массивы Пито, автор:
определения, усредните профиль скорости до определения скорости воздушного потока.
Арифметическая разница между отдельными методами может привести к значительному
погрешность измерения расхода воздуха. Производители матриц Пито продвигают высокий датчик
плотности в качестве характеристики продукта и предполагаем, что плотность датчиков устройств
использование независимых датчиков неадекватно. Напротив, массивы Пито только
устройства с одним датчиком (датчик давления), использующие несколько точек приема,
и имеют гораздо меньшую плотность сенсора, чем устройства с действительно независимыми
датчики.Различия легко продемонстрировать как теоретически (рисунок
3) и при лабораторных испытаниях (см .: Размещение
Сводка теста
).

Сводка вступительного теста

Различные воздуховоды
конфигурации были созданы в исследовательской лаборатории Ebtron. Модель Эбтрона
В качестве устройства для термодисперсии использовался зонд GTx116-PC. GTx116-PC был
сконфигурирован на основе рекомендаций каталога из 2 датчиков, по 3 датчика каждый, для одного
всего 6 точек чувствительности.Усредняющие датчики Пито от ведущего производителя
использовался совместно с МКС Баратрон, 0,05% показаний, промышленный
датчик давления и преобразователь. Массив Пито был сконфигурирован как 2 зонда, 7
каждый пункт выдачи, всего 14 пунктов выдачи, как рекомендовано
производителя для оцениваемого размера воздуховода. Следующее резюме
указывает на тесты, проведенные в лаборатории.

Испытания отводов

Система воздуховодов была
построенный с использованием оцинкованного канала размером 24 x 24 дюйма.18 футов прямого воздуховода
был подключен к переходу от центробежного вентилятора с обратным наклоном. На
В конце прямого участка воздуховода был установлен отвод на 90 градусов. An
дополнительные 8 футов прямого воздуховода были присоединены к локтю. Ориентир
был выбран в позиции в 11 футах ниже перехода от
поклонник.

Скорость вентилятора была
поддерживаются при номинальной скорости 250, 500, 1000, 1500 и 1750 футов в минуту с использованием
Преобразователь скорости. Каждое устройство для измерения расхода воздуха помещалось на опорную
положение и измерения были записаны с помощью регистратора данных Fluke Helios.Без
изменяя скорость вентилятора, каждое устройство измерения расхода воздуха располагалось на
количество точек до и после локтя. Каждое устройство было
оценивается по отношению к самому себе, путем сравнения с измерением собственной контрольной точки.

Во всех итоговых цифрах используются составные данные.

Оба устройства выполнены
колодец при повороте были установлены лопатки (рисунок А). Однако был
значительная разница в производительности при отсутствии поворотных лопаток (рисунок
Б). Максимальная погрешность устройства теплового рассеивания составляла 10%, в то время как
Массив Пито превысил 50%.

Был проведен аналогичный тест
для анализа обратного канала. Поскольку поворотные лопатки обычно не устанавливаются в
возвратные воздуховоды, испытание проводилось на отсутствие поворотных лопаток. Снова
была измерена аналогичная разница в производительности (рисунок C).

Тест локтя четко
демонстрирует, что термодисперсионный зонд с 6 независимыми датчиками
превзошел усредняющую матрицу Пито с 14 точками захвата вблизи локтя.
Большую часть ошибки массива Пито можно объяснить математическим
неравенство показано на рисунке 3.

Был запущен еще один тест
после перехода от вентилятора. Данные представлены на рисунке D.

Хотя места могли
были выбраны там, где массив Пито работал хорошо, очень важно
признать, что этот тест был основан только на одном нарушении. Фактический HVAC
среды имеют значительно более изменчивые условия. В результате дизайнеры
следует выбрать устройство для измерения расхода воздуха, которое может работать в сложных
условия. Минимальные требования к размещению не всегда могут быть выполнены в
«реальные» системы и подрядчики по установке не всегда
устройства там, где задумано дизайнерами.

Был проведен дополнительный тест
проведено для определения рабочих характеристик обоих устройств вблизи
впускная заслонка. Каждое устройство было установлено перед демпфером с противоположными лопастями.
Демпфер был подключен к камере статического давления, которая была связана с лабораторным ветром.
туннель. Демпфер был установлен на 100%, 75%, 50% и 25% хода, чтобы
определить «демпферное взаимодействие». Результаты показаны на рисунке E и
демонстрирует, что на устройство теплового рассеивания не повлияли
профиль скорости перед заслонкой.Массив Пито не смог произвести
надежные измерения.


КАЛИБРОВАЯ ТОЧНОСТЬ
ДАТЧИК (С)

Термическая дисперсия
Приборы

Каждый тепловизор Ebtron
датчик дисперсии состоит из двух герметичных
Термисторные зонды «бусинка в стекле». Один термисторный зонд измеряет
температура окружающего воздуха, а другой — «самонагревающийся» и измеряет
мощность, рассеиваемая воздушным потоком. Данные сопротивления / температуры тщательно
собираются в прецизионных ваннах с постоянной температурой и автоматически отслеживаются
сериализованная идентификация.Два термисторных зонда установлены в корпусе для
сделать индивидуальный «сенсор». Каждый «датчик» калибруется в
аэродинамическая труба на 15 скоростях, начиная с неподвижного воздуха, от 0 до 5000 футов в минуту
для датчиков датчиков (0 и 10 000 футов в минуту для датчиков на входе вентилятора). Калибровка
эталонный образец, используемый в аэродинамической трубе, отправлен в Национальный институт
Стандарты и технологии (NIST), где он проходит испытания на объектах
низкоскоростные (лазерно-доплеровские) и высокоскоростные аэродинамические трубы. Неопределенность
калибровка лучше 2% от показания.

Массивы Пито

Массивы Пито основаны на
физическая связь между перепадом давления и скоростью. Их
калибровочный коэффициент, K , обычно принимается равным единице (1). Однако в
на практике коэффициент калибровки редко бывает равен 1. Коэффициент переменный,
и функция числа Рейнольдса, Re , которая выражается как

Re = Vd / v

, где V
скорость, d — диаметр трубки Пито, v — кинематическая вязкость.

Следовательно, используя одиночный
коэффициент калибровки (общий для коммерческих устройств HVAC) приведет к ошибке в
измерение при изменении скорости воздушного потока. Обычно они «откалиброваны»
в полевых условиях и со ссылкой на траверс воздуховода с помощью ручных инструментов или
какой-то другой вторичный источник.

Тем не менее, трубка Пито
массивы могут продемонстрировать точность 2% (не включая датчик давления
количество ошибок), по сравнению с туннелями для лабораторных испытаний, имеющими очень
«плоские» профили скорости с достаточно высокими числами Рейнольдса (т.е.е.
V> 600 кадров в минуту). Ассоциированный совет по воздушному балансу (AABC) в 2002 г.
Стандарты требуют минимальной средней скорости перемещения не менее 1000
fpm. 6

КАЛИБРОВОЧНАЯ ТОЧНОСТЬ
ПЕРЕДАТЧИК ИЛИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Опубликованный датчик
Точность устройства теплового рассеивания Ebtron по отношению к управляющим устройствам включает
ошибка передатчика. Поскольку точность дифференциального давления
выход массивов Пито указывается отдельно от датчика давления,
комбинированная точность двух устройств часто неверно интерпретируется.В большинстве случаев,
датчик давления — самый большой источник ошибок при использовании трубок Пито
и массивы. Понимание ошибок передатчика и преобразователя критически важно, когда
выбор устройства для измерения расхода воздуха для приложения.

Термическая дисперсия
Приборы

Все передатчики Ebtron
использовать самую современную микропроцессорную технологию. Напряжения от индивидуальных
датчики мультиплексируются и преобразуются в двоичные с точностью аналого-цифрового
(A / D) преобразователи. Затем двоичные сигналы обрабатываются запатентованным
алгоритм для расчета скорости воздушного потока и температуры каждого датчика с использованием
точные математические процедуры с плавающей запятой.Индивидуальные скорости воздушного потока (и
температуры) усредняются для окончательного вывода на главные элементы управления. Типичный
Датчик будет показывать изменение на 1,5 В в диапазоне от 0 до 400 футов в минуту. Электроника может
разрешите это напряжение примерно до 0,002 В. В результате передатчик
ошибка незначительна. Устройства Ebtron — это «процент чтения»
во всем калиброванном диапазоне. Ни максимальный, ни минимальный расход воздуха
ставки влияют на выбор и производительность устройства.

Пито
Массивы

Точность (и стоимость)
датчиков давления варьируется в широких пределах.Все датчики давления, используемые для
точность коммерческих приложений HVAC указана как «процент от
естественный диапазон ». Следовательно, датчик давления с диапазоном от 0 до 1
дюйм вод. ст. с точностью до 1% будет иметь погрешность 0,01 дюйма вод. ст.
во всем диапазоне действия датчика. Потому что отношения воздушного потока
к дифференциальному давлению является функцией квадратного корня, неопределенность
датчик давления приводит к значительному увеличению
«процент считывания» ошибок при уменьшении скорости воздушного потока (рисунок
4).

Максимальная неопределенность
для датчиков давления с опубликованной точностью 1%, 0,5%, 0,25% и
0,1% указаны в таблицах 1, 2, 3 и 4 соответственно (см. Ниже
выводы). Изучая таблицы, помните, что «естественный
диапазон »датчика давления не может быть изменен, а« полезный »
полную шкалу устройства следует выбирать не более 90% от
естественный пролет. Например, приложение с максимальной скоростью 2000 футов в минуту.
следует выбрать датчик давления с естественным диапазоном от 0 до 0.5 дюймов вод. Ст. Если
минимальная скорость, которую нужно было измерить, составляла 500 футов в минуту, потенциальная ошибка от
датчик и 2% показания трубки Пито будут 18% с датчиком 1%, 10%
с преобразователем 0,5%, 6% с преобразователем 0,25% и 3,6% с преобразователем 0,1%
преобразователь. Помните, что эти неопределенности не включают ошибки
усреднение массива Пито, которое может быть результатом профилей скорости. Множество обратных каналов
(и воздухозаборники) имеют значительный диапазон изменения расхода воздуха, так как снаружи
Скорость воздушного потока обычно является постоянным объемом.Кроме того, наружные воздухозаборники
с экономайзером воздушной зоны также может значительно снизиться, если
Отдельная заслонка минимального наружного воздуха не устанавливается. Поэтому большая осторожность
следует уделить внимание выбору и применению массивов Пито и
преобразователи.

Высокая производительность,
промышленные датчики давления «процент считывания» доступны, но
их стоимость (обычно превышает 5000 долларов США) делает их применение в управлении HVAC
не практично.


ЭФФЕКТ
РАЗМЕЩЕНИЯ ДАТЧИКА ОТНОСИТЕЛЬНО ПЛОСКОСТИ ВЕКТОРА СКОРОСТИ
(ЭФФЕКТ ВРАЩЕНИЯ)

Есть или нет воздушный поток
на измерительный прибор действует вращение относительно вектора скорости
плоскости, зависит от способности подрядчиков по установке правильно установить
устройство.Испытания в аэродинамической трубе оценили датчики теплового рассеивания и усреднение
Зонды Пито. Каждый датчик использовал свое правильно выровненное положение для начального
эталонное измерение. Измерения проводились с шагом 5 от 0 до
(исходное положение) и 30. Результаты показаны на рисунке 5.


ВЫВОДЫ

Дизайнеры должны понимать
истинное сравнение «яблок с яблоками» при выборе расхода воздуха
измерительные приборы, использующие различные технологии.

Термическое рассеивание
устройства были разработаны для точных измерений в турбулентных условиях
создается возмущениями в воздуховоде вверх и вниз по потоку.Перепад давления
Для трубок Пито и решеток требуются более длинные прямые участки, чем для тепловых
диспергирующие устройства, испытанные в результате меньшего отношения сигнал / шум.

Помехи имеют
резко влияет на профиль скорости в воздуховоде. Профиль скорости требует, чтобы
несколько точек должны быть измерены для получения точной скорости воздушного потока. Постоянно
установленные устройства имеют меньше систематических и случайных ошибок, чем измерения поля
и может производить более надежные измерения с меньшим количеством точек отбора проб.Термический
устройства диспергирования независимо определяют расход воздуха при каждом измерении
точка до усреднения. Среднее нелинейное скоростное давление массивов Пито
сигналы от нескольких точек приема. Ошибки усреднения превышают погрешности устройств
с помощью независимых датчиков, даже если количество точек приема намного превышает
независимого сенсорного устройства.

Каждый тепловизор Ebtron
датчик дисперсии откалиброван в аэродинамической трубе по 15 точкам относительно эталона
стандарты, которые регулярно проверяются NIST.Массивы Пито используют единый поток
коэффициент и предположим, что калибровочный коэффициент равен единице на всем протяжении
весь диапазон воздушного потока.

Тепловая дисперсия Ebtron
В передатчиках используются высокоточные аналого-цифровые преобразователи для измерения напряжения датчиков. Все
алгоритмы обрабатываются с использованием математических процедур с плавающей запятой. В результате
датчик добавляет незначительную ошибку к измерению. Производительность массива Пито составляет
существенно зависит от точности датчика давления, который
обычно это «процент от полной шкалы».Отношение квадратного корня
между скоростью и скоростью давление требует от проектировщика особой осторожности
при выборе точности и диапазона датчика давления. Полезный диапазон изменения
ограничено точностью датчика.

Тепловая дисперсия Ebtron
датчики могут выдерживать большее вращение в воздуховоде, чем решетки Пито, хотя
оба устройства должны быть установлены так, чтобы датчики или датчики были ориентированы как можно ближе
по возможности параллельно плоскости вектора воздушного потока.

За последние несколько
Спустя десятилетия требования к измерению воздушного потока HVAC изменились.Массивы Пито
доминировали в отрасли с момента своего создания и повлияли на
восприятие инженерного сообщества об ограничениях и надежности
все приборы для измерения расхода воздуха. Устройства теплового рассеивания Ebtrons
предоставить инженерам-проектировщикам универсальный вариант, который может быть экономичным
конкурентоспособны с системами массивов Пито.

Список литературы

1 ASHRAE.
2001. Справочник по основам .Глава 14. «Измерение и
Инструменты ». Американское общество по отоплению, охлаждению и
Air-Conditioning Engineers, Inc. Атланта, Джорджия

2 ASTM.
1984. ГОСТ Д 3464-75 . «Метод испытания средней скорости в
воздуховода с помощью термоанемометра «. Американское общество тестирования и
Materials International, Inc. West Conshohocken, PA


3 ISO.
1977. Стандарт 3966 . «Измерение расхода жидкости в закрытых трубопроводах —
Метод площади скорости с использованием статических трубок Пито ».Международная организация
по стандартизации, Женева, Швейцария.


4 Швенк,
Дэвид М. 1998. Точность измерения расхода воздуха . Heartland Technology
Конференция по трансферу и обучению в Канзас-Сити, штат Миссури. При поддержке штаб-квартиры,
Инженерный корпус армии США, Исследовательские лаборатории инженерного строительства (USACERL).
Шампейн, Иллинойс (http://www.hq.usace.army.mil/cemp/e/Et/flow.pdf)


5 ANSI / ASHRAE.
Стандарт 111-1988. «Практика измерения, тестирования, настройки,
балансировка систем отопления, вентиляции, кондиционирования и отопления зданий.
Системы охлаждения ». Американское общество отопления, холодоснабжения и
Air-Conditioning Engineers, Inc. Атланта, Джорджия


6 AABC.
2002. Национальные стандарты общего баланса системы . Глава 3 Воздушная зона
Измерение объема. Ассоциированный совет по воздушному балансу, Вашингтон, округ Колумбия,



[Щелкните баннер, чтобы узнать больше]

[Домашняя страница] [The
Automator] [О нас] [Подписаться
] [Контакты
Нас]

% PDF-1.4
%
295 0 объект
>
endobj

xref
295 150
0000000016 00000 н.
0000004150 00000 н.
0000004339 00000 п.
0000004374 00000 п.
0000005828 00000 н.
0000006370 00000 н.
0000006971 00000 н.
0000007069 00000 н.
0000007559 00000 н.
0000008156 00000 п.
0000008243 00000 п.
0000008797 00000 н.
0000009436 00000 н.
0000009492 00000 п.
0000009542 00000 н.
0000009592 00000 н.
0000009643 00000 п.
0000009692 00000 п.
0000009742 00000 н.
0000009792 00000 н.
0000009842 00000 н.
0000009892 00000 н.
0000009942 00000 н.
0000009992 00000 н.
0000010041 00000 п.
0000010091 00000 п.
0000010141 00000 п.
0000010191 00000 п.
0000010242 00000 п.
0000010292 00000 п.
0000010404 00000 п.
0000010518 00000 п.
0000012215 00000 п.
0000012536 00000 п.
0000013007 00000 п.
0000015427 00000 п.
0000015808 00000 п.
0000015958 00000 п.
0000018039 00000 п.
0000020066 00000 н.
0000021825 00000 п.
0000022172 00000 п.
0000023822 00000 п.
0000024193 00000 п.
0000026040 00000 п.
0000028353 00000 п.
0000032634 00000 п.
0000037136 00000 п.
0000037765 00000 п.
0000037891 00000 п.
0000038026 00000 п.
0000038374 00000 п.
0000038432 00000 п.
0000038563 00000 п.
0000038698 00000 п.
0000038828 00000 п.
0000038960 00000 п.
0000039087 00000 п.
0000039221 00000 п.
0000039329 00000 п.
0000039440 00000 п.
0000039614 00000 п.
0000039753 00000 п.
0000040011 00000 п.
0000040197 00000 п.
0000041316 00000 п.
0000041640 00000 п.
0000042005 00000 п.
0000042089 00000 п.
0000044714 00000 п.
0000045089 00000 п.
0000045546 00000 п.
0000045630 00000 п.
0000047531 00000 п.
0000047873 00000 п.
0000047964 00000 п.
0000048382 00000 п.
0000048659 00000 п.
0000049494 00000 п.
0000049815 00000 п.
0000089236 00000 п.
0000089275 00000 п.
0000129938 00000 н.
0000129977 00000 н.
0000130052 00000 н.
0000130131 00000 п.
0000130210 00000 н.
0000130285 00000 н.
0000130360 00000 н.
0000130551 00000 п.
0000130697 00000 н.
0000130816 00000 н.
0000130925 00000 н.
0000131027 00000 н.
0000131126 00000 н.
0000131291 00000 н.
0000131440 00000 н.
0000131550 00000 н.
0000131653 00000 н.
0000131818 00000 н.
0000131967 00000 н.
0000133423 00000 п.
0000342694 00000 н.
0000343262 00000 н.
0000343523 00000 н.
0000343763 00000 н.
0000344568 00000 н.
0000344809 00000 н.
0000345575 00000 п.
0000345787 00000 н.
0000346181 00000 п.
0000346532 00000 н.
0000347327 00000 н.
0000347729 00000 н.
0000348315 00000 н.
0000348710 00000 н.
0000349074 00000 н.
0000349829 00000 н.
0000350364 00000 н.
0000350967 00000 н.
0000351177 00000 н.
0000351415 00000 н.
0000351653 00000 н.
0000352182 00000 н.
0000354164 00000 н.
0000355135 00000 н.
0000356093 00000 н.
0000356269 00000 н.
0000357221 00000 н.
0000357428 00000 н.
0000357996 00000 н.
0000358257 00000 н.
0000359229 00000 н.
0000359441 00000 н.
0000359648 00000 н.
0000359861 00000 н.
0000360412 00000 н.
0000361400 00000 н.
0000361967 00000 н.
0000362229 00000 н.
0000362769 00000 н.
0000363042 00000 н. s (īIZZ | 1XU @.D \
3

Непрерывное измерение расхода воздуха в системах вентиляции и кондиционирования — CIBSE Journal

При проектировании систем кондиционирования и вентиляции часто делается предположение, что скорость воздушного потока, проходящего через систему воздуховодов, будет соответствовать замыслу проекта. Однако это маловероятно, что приведет к неэффективной или неэффективной вентиляции. В этой статье CPD будут рассмотрены методы и практические аспекты измерения воздушного потока, уделяя особое внимание приложениям непрерывного мониторинга.

Возможность непрерывного измерения расхода воздуха

Только в тех случаях, когда есть особые — и, возможно, особые — потребности в постоянном контроле расхода воздуха, обычно используются устройства постоянного контроля расхода воздуха. Это часто бывает там, где требуется обеспечить определенный объемный расход воздуха или давление воздуха в помещении (обычно как средство поддержания положительного движения воздуха и загрязняющих веществ) для удовлетворения различных потребностей лаборатории в вентиляции или технологического процесса.

Однако проблемы обеспечения достаточного количества наружного воздуха не ограничиваются лабораторным или технологическим использованием. Системы с переменным расходом воздуха (VAV), как известно, требовательны к проектированию и эксплуатации для обеспечения оптимальной доли наружного воздуха, поскольку отдельные зоны меняют свои требования к общей скорости потока приточного воздуха. Активный мониторинг объемного расхода во впускном воздуховоде наружного воздуха вместе с расходами в зоне дает системе управления информацию для правильного регулирования фракций наружного и рециркуляционного воздуха.Такой контроль может быть обусловлен потребностями вытяжных систем, в которых используются вытяжные шкафы с регулируемым потоком. В этом случае требуется не только поддерживать соответствующий общий расход приточного воздуха (и результирующее давление в помещении), но и наиболее энергоэффективные пропорции свежего воздуха в приточном воздухе переменного объема в помещении, где расположены вытяжные шкафы (см. CIBSE Journal CPD, октябрь 2013 г., для получения дополнительных сведений о вытяжных шкафах переменного объема).


Рисунок 1: Упрощенная система «экономайзера» рециркуляции


В качестве альтернативы, и в более общем плане, точное измерение воздушного потока может предоставить важную информацию в реальном времени для широко используемых систем, таких как система рециркуляции воздуха, показанная на Рисунке 1.

Система, известная как система экономайзера, будет должным образом экономить только в том случае, если соответствующие объемы наружного воздуха будут смешаны с рециркуляционным воздухом — пропорции устанавливаются температурой внутри и снаружи (или путем сравнения энтальпий или, возможно, содержания влаги) и требуемого количество свежего воздуха. Без прямого измерения объемного расхода входящего воздуха может потребоваться некоторое время — в некоторых случаях многие годы работы — прежде чем, например, будет обнаружена плохо работающая заслонка или неисправный привод.Это может привести к длительной неэффективной работе. Это может проявиться, как на моделированных данных на Рисунке 2 для системы экономайзера.

На фактическую скорость потока наружного воздуха могут отрицательно повлиять такие общие явления, как изменение скорости наружного ветра; поток, вызванный дымовой трубой внутри здания, изменяет профили давления в здании; засорение воздухозаборных и выпускных жалюзи; матовые воздушные фильтры; неисправные заслонки / приводы; и неисправные контуры управления.

Помимо повседневных эксплуатационных потребностей, когда в здании происходит изменение использования, изменение заполняемости, изменение требований к качеству внутренней среды или реконструкция, измерение расхода воздуха в реальном времени (как через основные воздуховоды, так и через отдельные подсети) и филиалы) может позволить оператору здания получить информацию для повторного ввода системы в эксплуатацию для удовлетворения новых условий эксплуатации.


Рисунок 2: Пример плохой работы регулирования наружного воздуха.«Требуемая доля наружного воздуха» должна соответствовать «фактической доле наружного воздуха», но фактический поток воздуха значительно выше — возможно, из-за неисправного узла заслонки (на основе материала из учебного документа PNNL 1 )


Линии обтекания воздуховода

Когда воздух проходит через воздуховод — прямоугольного или круглого сечения — он не имеет постоянной скорости по поперечному сечению текущего воздуха, но будет иметь «профиль скорости».Профиль будет зависеть от воздуховода на входе и выходе, его шероховатости и формы, а также качества воздуха. Например, как описано Legg 2 , если воздушный поток входит в воздуховод через гладкий воздухозаборник — как на Рисунке 3 — профиль скорости будет развиваться по мере прохождения воздуха через воздуховод (длина стрелок пропорциональна среднему значению скорость в этой точке). Только на некотором расстоянии вниз по воздуховоду — возможно, более чем в 30 раз больше диаметра воздуховода с гладким всасыванием и несколько меньше, если всасывание более резкое, — поток будет «полностью развит».


Рисунок 3: Разработка режимов воздушного потока в системе воздуховодов с коническим входом. Длина стрелки пропорциональна средней скорости в этой точке (Источник: Legg 2 )


Хотя воздух часто схематически изображается как текущий в наборе параллельных линий тока (как на рисунке 3), что может означать для некоторых, что это «ламинарный поток», типичная скорость воздуха в сети распределения воздуха будет определять поток будет «полностью турбулентным».Это означает, что, хотя большая часть воздуха движется вперед со средней скоростью, в воздушном потоке происходит непрерывное завихрение и перемешивание. Число Рейнольдса (Re) используется для характеристики режима течения. Число Рейнольдса — это отношение инерции жидкости к ее вязкости — по мере увеличения отношения силы вязкости будут преодолеваться за счет инерции, и воздух сможет более легко перемещаться независимо от соседних молекул воздуха. Значение числа Рейнольдса, превышающее 4000, обычно подтверждает, что поток является турбулентным, и это нормальная ситуация для воздуховодов HVAC (см. Пример расчета в рамке вверху справа).

Такой турбулентный режим будет иметь «более плоский» профиль скорости, чем у ламинарного потока, поскольку воздух движется во всех направлениях — при этом обычно движется вперед — таким образом уменьшая вариации в скоростях потока в воздуховоде. Из-за сдвиговых напряжений воздуха у стенки воздуховода (где в ближайшем к нему месте воздух практически статичен) произойдет резкое увеличение скорости между турбулентным воздухом, движущимся вниз по воздуховоду, и стенкой воздуховода.

Методы измерения

Основные методы измерения стационарных устройств основаны на основных принципах, которые связывают площадь поперечного сечения A (м 2 ) воздуховода и скорость c (м · с -1 ) перемещаемого воздух, чтобы определить объемный расход q (м 3 · с -1 ) просто из q = A x c.Фактическое измерение скорости воздуха будет достигнуто либо путем измерения перепада давления на устройстве, либо путем определения другого вторичного параметра, который позволяет определить скорость.


Рисунок 4: Упрощенные эскизы диафрагмы и измерительных устройств Вентури


Метод определения объемного расхода воздуха по перепаду давления

Любое препятствие в воздушном потоке вызовет падение давления в текущем воздухе из-за сопротивления трения и турбулентности.

Путем определения характеристик препятствия и калибровки падения давления относительно известных значений расхода можно использовать значение разности давлений для определения объемного расхода воздуха. Для систем с воздуховодом такие измерительные устройства включают Вентури и диафрагмы — как показано на Рисунке 4.

Рассматривая пример диафрагмы, показанной на рисунке 4, объемный расход воздуха можно легко получить из перепада давлений, измеренных на двух отводах, комбинируя уравнение неразрывности A · c = constant и уравнение Бернулли p / ρg + c 2 / 2g = постоянная (при условии, что воздуховод находится на уровне), где p — давление (Па), ρ — плотность (кг · м 3 ), g — сила тяжести (9.81 м · с -2 )

Используется с коэффициентом расхода (или расхода) Cd, который относится к потерям энергии при прохождении воздуха через сужение (который зависит от числа Рейнольдса и конструкции отверстия), а также к расширяемости воздуха ε, (что практически равно 1 для вентиляционных каналов).

Таким образом, для диафрагмы диаметром d (м), установленной в воздуховоде диаметром D (м) (и отношением ß = d / D) с измерениями давления p 1 и p 2 (Па), объемный расход Q (м 3 · с -1 ), может быть получен из Q = Cd · ε · π · d 2 /4 · 1 / √ (1-ß 4 ) · √ [2 (p 1 — p 2 ) / ρ]


Рисунок 5: Промышленная трубка Вентури для измерения расхода воздуха в воздуховоде, тесно соединенная с регулирующей заслонкой (Источник: CMR Controls)


Это соотношение, хотя и относительно простое, упрощается в применении к действующим воздуховодам HVAC, поскольку большинство параметров фиксированы или мало меняются в нормальном диапазоне температур (и давлений) воздуха.Таким образом, измерительное устройство (например, диафрагма) будет откалибровано производителем и, как правило, будет поставляться с одним коэффициентом, который при применении к падению давления будет обеспечивать прямое значение объемного расхода.

Те же принципы потока жидкости применимы к устройствам Вентури. Со времен появления оригинальных устройств, которые были относительно длинными и дорогими, было много разработок простых трубок Вентури. Современные устройства, используемые в системах с воздуховодом (как в примере, показанном на рис. 5), прочны, не требуют особого обслуживания и имеют длину, аналогичную внешнему диаметру воздуховода.

Падение давления, видимое системой (добавление к потребляемой мощности вентилятора и известное как «постоянные потери»), будет несколько меньше измеренного (p 1 — p 2 ) по всему устройству, так как там будет восстановлением (статического) давления при уменьшении скорости воздуха после сужения. Для диафрагмы это может быть порядка 70% извлечения (ухудшение с уменьшением значения ß), а извлечение трубки Вентури будет не менее 90% (так как турбулентность будет меньше), поэтому на практике постоянные потери будут быть относительно небольшим с устройством на основе Вентури.

Устройства с трубкой Пито

Классическая статическая трубка Пито, как показано на рисунке 6, состоит из двух концентрических стальных трубок с внешним диаметром примерно 10 мм.

Он измеряет два давления — статическое давление p s , которое измеряется под прямым углом к ​​направлению потока через внешнюю трубу (предпочтительно в области низкой турбулентности), и полное давление p t (также известное как ударное давление), измеряемое через «нос» внутренней трубы с открытым концом, обращенной прямо в набегающий воздух.Поскольку полное давление в точке жидкости является суммой скоростного давления p v и статического давления, то p v = p t — p s и, отсюда, скорость воздуха может быть получено как pv = 0,5 · ρ · c 2

Если статические трубки Пито изготовлены в соответствии с соответствующими стандартами ISO, для них не потребуется какой-либо калибровочный коэффициент, и поэтому скорость воздуха может быть напрямую получена в одной точке воздуховода из c = √ [2 (p t — p s ) / ρ]

Однако, как отмечалось ранее, скорость меняется в поперечном сечении воздуховода, поэтому для определения средней скорости необходимо провести несколько измерений.Необходимые положения для измерения установлены в многочисленных стандартах и, в частности, для целей ввода в эксплуатацию, четко показаны в руководстве по вводу в эксплуатацию воздушных систем BSRIA 3 для «траверса Пито».


Рис. 6: Измерение расхода воздуха с помощью статической трубки Пито.


Рисунок 7: Сетка коммерческих скоростей (Источник: CMR Controls)


Чтобы сделать это возможным в постоянном применении, были разработаны системы точек измерения (известные как сетки измерения скорости или расхода), которые проводят измерения по всей поверхности воздуховода, как показано на рисунке 7.Точки измерения распределены для обеспечения репрезентативности выборки средней скорости.

Такие сетки, вероятно, будут измерять общее давление и статическое давление отдельно, используя правильно ориентированные отверстия, просверленные в наборах пробоотборных трубок. Сетки скорости будут поставляться с собственными калибровочными коэффициентами для преобразования измеренного давления в скорость или объемный расход. Они обладают значительным преимуществом перед одиночными измерениями, так как могут генерировать гораздо более высокий сигнал давления, обеспечивая большее разрешение и, следовательно, меньшую погрешность, что дает точность измерения ± 0.2% от полного диапазона.

Похожая концепция — усредняющая трубка, которую можно добавить к существующему воздуховоду или новой установке. Это простая трубка с фланцами на обоих концах для надежного крепления к стенкам воздуховода и специально просверленная с точками отбора проб в местах, предназначенных для обеспечения репрезентативного измерения профиля скорости в воздуховоде. Обычно устанавливаются два или более из них, чтобы обеспечить разумную выборку скоростных давлений по поперечному сечению. При правильном применении они могут обеспечить такое же разрешение и точность, как и сетка скоростей.


Расчет Рейнольдса

Определение числа Рейнольдса для 0,2 м 3 · с -1 воздух при 20 ° C в примере прямоугольного воздуховода шириной 400 мм и высотой 200 мм.

Кинематическая вязкость воздуха при 20 ° C (из таблиц) = 1,51 × 10 -5 м 2 · с -1 (это динамическая вязкость / плотность воздуха)

Гидравлический диаметр воздуховода = 4 x (проходное сечение / смоченный периметр) = 4 x ([0,4 × 0,2] / [0,4 + 0,2 + 0,4 + 0,2]) = 0,267

Средняя скорость = объемный расход / площадь воздуховода = 0.2 / (0,4 × 0,2) = 2,5 м · с -1 — скорость, которая была бы типичной для выпускного или ответвления распределительного канала

Число Рейнольдса, Re = (скорость x диаметр) / кинематическая вязкость = (2,5 x 0,267) / 1,51 × 10 -5 = 44,205 Поскольку считается, что турбулентный воздух имеет значение Re больше 4000, это явно турбулентный поток. .


Рисунок 8: Сигнальный процессор, который принимает соединения высокого и низкого давления (красный и синий) и откалиброван для обеспечения прямого считывания параметров воздушного потока (Источник: CMR Controls)


Сигнал давления обычно обрабатывается в локальном устройстве (таком, как показано на рисунке 8), которое может иметь локальное считывание скорости, разности давлений и объемного расхода, после ввода в эксплуатацию размеров воздуховода и калибровочного коэффициента для измерительного устройства.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *