[发明专利]一种测量流体流速的再改进型L型皮托管

说明书

技术领域

本发明涉及一种流体流速测量仪器，具体是对L型标准皮托管的再次改进。

背景技术

现在测量流体流速的仪器有很多种，很多类，如：容积式、差压式、转子式、超声波式、电磁式、多普勒式等等。其中差压式流量计就有皮托管、孔板、文丘里、喷咀等很多种；皮托管一类之下又有L型皮托管、S型皮托管、笛形皮托管等。有资料说共有60多种流体流量计。

参见上海交通大学关于皮托管的介绍，具体网址为：http://www.ie.sjtu.edu.cn/jc/files/pitot/introduction.htm。

在所有各种各样流体流量计中，L型标准皮托管有着特殊的重要地位，因为只有它是直接根据世界公认的能量守恒定律在流体力学中体现的伯努利方程原理制作的，利用它就可以直接测出流体的全压、静压和动压，再结合流体的密度、温度和管道截面积，就可以准确计算出流体的流速和流量来。而其他的差压式流量计，如S型皮托管、孔板、文丘里、喷咀等等，之所以能够作为流量计使用，只不过是因为从理论分析相信它们所测得的数据与流体速度之间有“正相关关系”，经过严格的标定可以求得每一件具体仪器的相关系数，也就是修正系数，使用中只要将测量结果乘以这个系数即可。

要想标定一种流速测量仪器，就必须先有一种准确的标准仪器，这时就可选用制作精良的L型标准皮托管。但皮托管究竟准不准？可以通过具体测量在多长时间内输送了多少体积的流体来计算。液体的体积计量比较简单，气体的计量就复杂得多。大多容积式气体流量计由于压力变化、漏风、短路等原因而并不准确。制作精良的现代大型涡流气体流量计、汞密封活塞标准体积管等据说能够作为比较准确的标定设备，但很贵。最可靠、又价廉的方法是采用套在刚性圆管内的塑料薄膜圆筒计量，或用低压水封储气罐计量，这都可以准确求得在一段时间内得到了多少体积的气体，再根据压力和温度换算成计算所需状态的数据即可。但这些方法非常麻烦，成本很高，而且都只能求得一段时间内全管道内的平均速度，而不能得到管内各点的具体速度，更不能到达各个需要测定的现场。所以采用修正系数等于1的L型标准皮托管标定其他流量计，或作为各种现场测量仪器，均为最经济、最方便、又可靠的方法。此外，要测定飞机在空中飞行的速度，因大气压力随高度不断变化，这时就只有皮托管能够胜任了。

现在广泛使用的L型标准皮托管，是由法国人亨利-皮托(Henri-Pitot，1695-1771)在1732年发明的，又在19世纪中叶由法国科学家亨利-达西(Henri-Darcy，1803-1858)做了重要的改进完善。现在的L型皮托管的形状就是一根直角弯管，带测量口的一段直角边可叫测量段，另一直角边叫支持段。

在我国标准GB/T1236-2000《风机标准化风道性能试验》中，规定了可以选用的4种L型标准皮托管分别是：AMCA型、NPL型、CETIAT型和DLR型，其测量头的形状有半球形、半椭圆球形、圆锥台形几种。在几种型式中，全压测量口直径与外径的比例、静压孔的尺寸和位置等都各不相同，制作比较复杂，所以做成后都要逐个标定。

为了提高测量的准确度和减小对被测管道内流体的干扰，现在的趋势都是将皮托管的外径做得越来越小，如：16mm,14mm,12mm,10mm,9mm,8mm,

7.5mm,6mm,4mm等，还有用于研究的3.0mm,2.5mm等。但外径越小就越难制造，也越易堵塞。我国还有规定：皮托管的直径不能大于被测风管直径的1/48，这样一来，直径200mm的风管就只能用4mm以下的皮托管测量，更小的风管就难以找到更细的皮托管了；而这样的小风管测量在我们的科学、技术及经济活动中都有重要的意义。

L型标准皮托管的测量包括全压测量和静压测量。全压测量的原理可以这样来理解：假如有一根一端开口、另一端封闭的小盲管固定在风管内并与管道轴线平行，其开口端对着流体过来方向，当流体流到测量口端面时骤然滞止，即其轴向速度骤然为0，这时流体的动压转变为静压，与盲管内原有的静压叠加就成了全压。这是动压与静压理论相加的和，用仪器测到的全压不可能大于这个和，只可能小于这个和。当测量头外径很大、并且流速也很大时，测量头前面的一定范围内就会形成漩涡，这时全压管口测到的压力就有可能小于全压。皮托管的静压测量孔开在其外套管壁上，在流速很大时，由于尺寸较大的测量头会使流体形成伞形流场，可能在静压测孔区域形成紊流，就会干扰静压测量。

此外，现在的皮托管的方位指示杆太短，只有40mm左右，不利于调准皮托管方位。

发明内容