专利名称：一种利用示踪气体测量风道风量的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种利用示踪气体测量风道风量的方法及装置，属于流体流量测量的技术领域，特别适用于暖通空调领域中风道风量的测量，通过对示踪气体的参数测量达到空调系统的风道内的风量测量的目的。
背景技术：
空气是空调系统的热湿载体，这使得风量成为暖通空调领域中重要的指标参数。 采用机械通风或自然通风时，通风量是评价通风效果的重要指标。采用空调系统运行时，空调系统的风量也是计算空调系统能耗的重要参数之一。此外，无论是空调系统投入运行时的初调节，还是空调系统的节能诊断，风量的测量都是测试过程中的基础工作之一。通常情况下，风道(包括通风管道、通风竖井等)是进行风量测量的主要场所。因此，风道风量的测量方法及其系统的研究与开发也显得尤为重要。在工程实践中，常用的测量风道风量的方法是截面平均风速法，测量仪器有两种——风速仪和皮托管。这些方法的基本原理都是通过多点测量风道截面的平均风速，进而计算出风道风量。截面风速分布的不均勻性以及同一点风速的脉动变化，使得测点的布置和读数人员的主观反应都会对上述两种测量方法的结果产生超出工程允许范围的误差。示踪气体测量方法作为一种非常规的流量测量方法，在自然通风等领域的风量测量中已经得到广泛应用。现有的利用示踪气体测量风道风量的方法是基于如下公式所述原理进行的(参见朱能，田哲，王侃红.示踪气体跟踪测量方法在空调通风上的应用[J].暖通空调，1999, ) 58-62)Q =-其中Q——风道风量，m3/s ；S——示踪气体源的释放强度，m3/s ；C1——风道中示踪气体释放点前测得的浓度，m3/m3 ；C2——风道中释放点后均勻混合后测得的浓度，m3/m3。上述原理是由附
图1所述装置实现风道风量测量的。该装置由数据处理系统2、 示踪气体源3、减压阀4、流量计5以及测量释放点前、后浓度的两个传感器构成，各部分间通过信号线或者气体连接管构成一个整体。测量时，示踪气体源3释放出示踪气体，经减压阀4流至流量计5，测得释放强度后流至待测风道1中，经过一段距离之后示踪气体与风道内空气已充分混合；两个传感器分别置于释放点的上游和下游，测得该点的示踪气体浓度； 流量计5、释放点前后的传感器将测得的数据传入数据处理系统2中，经过计算处理，实现对风道风量的测量。以此为基�。诮诙愿貌饬糠椒ń械慕徊窖芯�(参见蒋�。巯粒钕韧�.利用示踪气体测量风道中风量的研究[J].广州大学学报，2010，9 (6) :27-31)中，研究
5人员对一些影响测量的因素进行了初步研究，并提出了通过对风量求均值的方法提高测量稳定性，并消除误差，基于如下公式
权利要求
1.一种利用示踪气体测量直风道风量的方法，其特征在于该方法包括如下测量步骤1)在待测风道入口设置第一气体浓度传感装置，测得风道入口处示踪气体浓度，并将数据信号传至数据处理系统中；其中，第一气体浓度传感装置置于距示踪气体释放点大于或等于1倍风道的水力半径R的位置；2)打开示踪气体源释放出高压示踪气体，经减压阀降压后进入流量计中测得示踪气体释放强度，之后将示踪气体注入待测风道中，与风道中的空气掺混，并将测得的释放强度的数据信号传入数据处理系统中；3)在待测风道示踪气体释放点下游设置第二气体浓度传感装置，测得释放点下游示踪气体浓度，并将该数据信号传至数据处理系统中；其中，第二气体浓度传感装置与示踪气体释放点的距离大于或等于掺混长度Ltl，掺混长度Ltl用如下公式估计
2.一种利用示踪气体测量带有扰动部件的风道风量的方法，其特征在于该方法包括如下测量步骤1)在待测风道入口设置第一气体浓度传感装置，测得风道入口处示踪气体浓度，并将数据信号输入数据处理系统中；其中，第一气体浓度传感装置置于待测风道的扰动部件的上游，距示踪气体释放点的距离大于或等于1倍风道的水力半径R ；当存在多个扰动部件时，第一气体浓度传感装置置于第一个扰动部件的上游；2)打开示踪气体源释放出高压示踪气体，经减压阀降压后进入流量计中测得示踪气体释放强度，之后将示踪气体注入待测风道中，并将测得的释放强度的数据信号传入数据处理系统中；3)在待测风道示踪气体释放点下游设置第二气体浓度传感装置，测得下游示踪气体浓度，并将该数据信号传至数据处理系统中；第二气体浓度传感装置置于待测风道的扰动部件的下游；当存在多个扰动部件时，第二气体浓度传感装置置于最后一个扰动部件的下游；4)在数据处理系统中，对获得的示踪气体释放强度、示踪气体浓度计算并通过多点平均的方法进行误差处理，待实时显示的风量值稳定时，即得出第一次测量结果；5)根据第一次测量结果依据如下公式得到示踪气体的最佳释放强度 S0pt 一 Ql (Copt-C1)其中Sopt——最佳释放强度，m3/s ；Q1——第一次测得的风道风量，m3/s ；Copt——示踪气体传感器误差最小时的测量范围，m3/m3 ；C1——风道中释放点前测得的浓度，m3/m3 ；6)以最佳释放速强度释放示踪气体，重复上述的测量步骤1)至4)，得到的测量结果为风道的风量值。
3.一种利用示踪气体测量带回风系统的风道风量的方法，其特征在于该方法包括如下测量步骤1)在测量开始时刻，在待测风道入口处布置第一气体浓度传感装置，之后释放示踪气体脉冲，当第一气体浓度传感装置的读数上升时，记录此时时刻为τ，T为带回风系统的回风循环周期；2)将待测的带回风系统的风道分为直风道或带有扰动部件的风道；3)对于带回风系统的直风道，在时间T内，按照权利要求1所述的测量方法及测量步骤完成测量，并输出测量结果；4)对于带回风系统的带有扰动部件的风道，在时间T内，则重复权利要求2所述的测量方法及测量步骤完成测量，并输出测量结果。
4.实现权利要求1、2或3所述方法的一种利用示踪气体测量风道风量的装置，其特征在于该装置包括数据处理系统O)、示踪气体源(3)、减压阀G)、流量计(5)、第一气体浓度传感装置(7)、第二气体浓度传感装置(1 和活接释放管(6)，所述示踪气体源C3)通过气体连接管和减压阀(4)与流量计( 连接，所述的活接释放管(6)通过气体连接管与流量计( 连接，所述第一气体浓度传感装置(7)、第二气体浓度传感装置(1 和流量计(5) 分别通过通过信号线与数据处理系统( 连接；所述的第一气体浓度传感装置(7)由第一传感器吸气管(8)、第一传感器气泵(9)、第一传感器(10)和第一传感器排气管(11)构成； 所述的第一传感器吸气管(8)与第一传感器气泵(9)的入口相连接，第一传感器(10)的入口与第一传感器气泵(9)的出口相连接，第一传感器排气管(11)与第一传感器(10)的出口相连接；所述的第二气体浓度传感装置(1 由第二传感器吸气管(13)、第二传感器气泵 (14)、第二传感器(15)、第二传感器排气管(16)构成；所述的第二传感器吸气管(1 与第二传感器气泵(14)的入口相连接，第二传感器(1 的入口与第一传感器气泵(14)的出口相连接，第二传感器排气管(16)与第二传感器(1 的出口相连接。
5.根据权利要求4所述的利用示踪气体测量风道风量的装置，其特征在于所述的活接释放管(6)采用三种类型，第一种类型为低压有动力释放管，第二种类型为低压无动力释放管，第三种类型为高压释放管。
6.根据权利要求5所述的利用示踪气体测量风道风量的装置，其特征在于所述的低压有动力释放管有两种第一种由第一释放管(19)、微型轴流风机(20)、弯连接管和活接释放头0 构成；第二种由第二释放管和动力旋流释放头04)构成；所述的活接释放头0 包括旋流释放头02-1)和散流释放头02-2)。
7.根据权利要求5所述的利用示踪气体测量风道风量的装置，其特征在于所述的低压有动力释放管由伸缩头外套管(17)和伸缩头内管(18)构成；所述的伸缩头内管(18)表面布满孔眼，且端面带有拉环。
8.根据权利要求5所述的利用示踪气体测量风道风量的装置，其特征在于高压释放管由第二释放管和气体喷头0 构成。
全文摘要
一种利用示踪气体测量风道风量的方法及装置，属于流体流量测量的技术领域。该装置由数据处理系统、示踪气体源、减压阀、流量计、第一气体浓度传感装置、第二气体浓度传感装置和活接释放管构成；所述的活接释放管有三种类型，可依据流量计出口压力的不同进行选择。该测量方法不但不受风道内风速分布与风速脉动的影响，而且有效利用了风道中的扰动部件，同时采用了多种类型的活接释放管，从而确保了示踪气体与空气在短距离内充分混合。本发明具有测量精度高、适用范围广的优点，可用于直风道、带有扰动部件的风道、带回风系统的风道等多种场合的测量，具有很高的实用价值。
文档编号G01F1/704GK102353410SQ20111017563
公开日2012年2月15日 申请日期2011年6月27日 优先权日2011年6月27日
发明者李先庭, 蒋选, 邵晓亮 申请人:清华大学
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