《矿井通风与空调》实验指导书

《矿井通风与安全》实验指导书

（采岩工程专业适用）

中南大学资源与安全工程学院

2005年8月

实验一风流点压力及压差的测定

一、实验目的

掌握风流点压力及压差的测定方法

二、实验内容

了解压差计、皮托管的构造原理，熟悉使用皮托管、压差计测定实验风筒内风流的静压（h s）、动压(h v)、全压(h t)及压差 (h1

)的

－2

方法。真正理解抽出式、压入式通风时，静压、动压及全压三种压力之间的关系。

三、实验所用仪器及其构造原理

风流的静压、动压、全压和压差通常用U形压差计、单管倾斜压差计或补偿式微压计与皮托管配合测量的。

1.U形压差计

它可分为垂直和倾斜两种类型，它都是由一内径相同，装有蒸馏水或酒精的U形管与刻度尺所构成。如图1－1：

（a）U形压差计（b）倾斜压差计

图1－1

它的测压原理：

U形管两侧液面受到相同压力时，液面处于同一水平，当两侧压力不同时，压力大的一侧液面下降，另一测液面上升，两液面间的高差所产生的压力即为所测压力差。

对于垂直U形管压差计来说，两液面的高差L就是两侧压力差H。

H=L （Pa）（1－1）对于倾斜压差计来说，两侧施加不同压力后液面所错开的距离为L＇，则两侧的压力差是：

H=L＇sinα（Pa）（1－2）式中：

α——U型管倾斜的角度。

U形压差计精度低，一般只能达到1mm液柱，多用于测量较大的压差。倾斜U形压差计精度比垂直U形压差计精度要高一些。

2.单管倾斜压差计

单管倾斜压差计是由一个较大断面的容器A与一个可调倾斜角小断面的倾斜测压管B相互连通而成，通常A与B断面的比例为250～300，其中充有适量的酒精。

图1－2单管倾斜压差计原理图

它的测压原理：当A 与B 内承受相同的压力时，液面保持水平，当A 与B 内承受的压力不同时（A 内压力较大），A 内液面稍有下降，B 内液面上升，因A 容器断面较大，下降值一般可以忽略不计。

两侧的压差可按下式计算：

H K L =∆g g (Pa) （1－3）

式中：

L ——倾斜测压管的始末读数差。

K ——仪器校正系数。sin K αζ=g

（包括倾斜角度a 与大断面容器液面下降时读数的校正）通过实验方法测定，其值通常分为1/2、1/5、1/10、1/25、1/50等，可根据所测量压差大小来选取。

Δ——仪器所用液体的比重，酒精为0.8。

单管倾斜压差计的主要部分有盛液容器A ，倾斜管B ，控制阀门，带密闭盖的酒精注入口以及一个确定倾斜角度或K 值的弧形架。

测定方法:

（1）根据所测压差的大小调整倾斜管所需的倾角（K 值）。 （2）将仪器底座调平，使水准仪水泡位于中心。

（3）读倾斜管的初读数。

（4）将较大压力端用胶管与容器A连通，较小压力端与倾斜管B连通。

（5）读倾斜管的末读数。

（6）根据公式计算两端压差。

3.补偿式微压计

补偿式微压计由盛水容器A和B通过胶管连通而成。容器B固定不动，内装有水准头，容器A可以上下移动。其原理图如图（1－3）。

图1－3 补偿式微压计原理图

在无压差时，两容器水面处于同一水平面位置。当容器A和容器B受到不同压力时（B容器与较大的压力连接），迫使B的液面下降，水准头露出，同时A内液面上升，测量时转动固定在丝杆的刻度盘，容器A借助于丝母沿丝杆上升，直至B中液面回到水准头所在的水平为止。即通过提高容A的位置，用液柱高度来平衡（补偿）压力差造成的B中液位下降，并恢复到原来的位置，此时A所上升的高度

即是压力差H造成的液柱高度。即

H=L （Pa）（1－4）式中：

L——液柱高度变化值。

为使H测量准确，仪器上装有微调装置与水准观察装置，微调装置由刻有200等分的微调盘构成，将它转动一圈，螺杆将带动A上下移动2mm，其读度能读到0.01mm。水准观察装置根据光学原理使水准头形成倒像，当水准头的尖端恰好和像的尖端接触时，B中液面已经达到要求的位置。

测定方法:

（1）将仪器底座调平，使水准仪水泡位于中心。

（2）调节微调盘，使B中水准头和像的尖端正好相接，读出刻度尺与微调盘的初读数。

（3）将较大压力端用胶管与容器B连通，较小压力端与倾斜管A连通。

（4）调节微调盘，使B中水准头和像的尖端正好相接，读出刻度尺与微调盘的末读数。

（5）根据公式计算两端压差。

4.皮托管

皮托管是接收和传递风流压力的工具，与压差计配合使用。结构如图1－4所示。

1－内 管

2－外 管

3－侧 孔

4－前 孔

图1－4 皮托管

皮托管是由两根金属同心管构成，内管1与外管2互不相通，内管的一端通过管嘴直接与前孔4相通，管嘴正对风流，它能感受到该点的动压和静压，即标有“+”的管脚是用来测量风流全压。外管为一断面成环状的空间，与圆管壁上有4－6个的侧孔（3）连通，这些侧孔通过外管与标有“－”的管脚相通，由于侧孔与风流方向垂直，只能感受到风流的静压，即标有“-”接管是测量静压的管脚。

在安装皮托管时，必须使管嘴正对风流方向，其左、右、上、下偏差不得超过50。

四、实验步骤

（1）安平压差计或微压计，对零或记下测压管的倾斜系数K，读出压差计或微压计的初读数。

（2）根据所测风道某断面中心的动压，静压与全压的要求，用胶管联接好仪表，并读出末读数。

（3）改变通风方式，测出中心点的静压、动压与全压，并验证