[发明专利]一种压变风阻测定实验装置及方法

权利要求书

1.一种压变风阻测定实验装置，其特征在于，包括上位机、通风装置和变压装置，所述通风装置包括环形密闭管道和设置于环形密闭管道内部的风机，沿所述环形密闭管道均匀设置有多组气体参数测量装置，所述变压装置用于调节环形密闭管道内的气压,所述变压装置包括压力源、定压储罐、调压储罐，所述压力源、定压储罐和调压储罐依次连通，定压储罐和调压储罐之间设置有调压电磁阀，调压储罐设置有泄压阀，调压储罐与环形密闭管道之间设置有手动通气阀，调压储罐内设置有气压传感器，所述气体参数测量装置、气压传感器、调压电磁阀、泄压阀、风机与上位机电连接，通过上位机控制风机的转速，气压传感器将收集到的数据传输至上位机，上位机根据接收到的气压数据控制调压电磁阀和泄压阀的开启或关闭。

2.根据权利要求1所述的一种压变风阻测定实验装置，其特征在于，所述气体参数测量装置包括多功能参数测试仪和微压差计。

3.根据权利要求2所述的一种压变风阻测定实验装置，其特征在于，所述环形密闭管道采用金属材质制成，由若干段金属管道首尾连接而成，相邻的金属管道之间通过法兰接头连接，所述法兰接头包括分别设置于相邻的金属管道外表面的连接法兰、定位密封环和密封圈，两个连接法兰之间的金属管道外壁套设有定位密封环，两个相邻的金属管道与定位密封环同轴设置，定位密封环的两端与两个连接法兰之间均通过密封圈实现密封，相邻的金属管道两端的连接法兰之间通过螺栓固定。

4.根据权利要求3所述的一种压变风阻测定实验装置，其特征在于，所述定位密封环开设有定位探测孔，定位探测孔内装配有皮托管，气体参数测量装置通过皮托管与环形密闭管道内部连通。

5.根据权利要求4所述的一种压变风阻测定实验装置，其特征在于，所述风机的扇叶的安装角为30°、45°或60°。

6.根据权利要求5所述的一种压变风阻测定实验装置，其特征在于，所述风机的扇叶的安装角为60°。

7.根据权利要求6所述的一种压变风阻测定实验装置，其特征在于，所述定压储罐还设置有排气阀。

8.一种压变风阻测定实验方法，采用如权利要求1～7中任意一项所述的一种压变风阻测定实验装置，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、利用变压装置将环形密闭管道内的压力调节至实验所需数值；

步骤2、开启风机，利用上位机将风机调节至实验所需转速，待环形密封管道内达到动态平衡后，选择风流相对稳定的一段作为实验测试段，将气体参数测量装置的刷新时间间隔设置为1S；

步骤3、利用气体参数测量装置测量实验测试段的风速v和其两端的沿程阻力h_f，并进行实验数据的记录；

步骤4、重复步骤2和步骤3，得到不同风机转速下的实验数据若干组；

步骤5、重复步骤1至步骤3，得到不同压力下的实验数据若干组；

步骤6、处理实验数据，计算不同压力条件下实验测试段的摩擦阻力系数，最终得到压力与摩擦阻力系数之间的关系；

步骤6.1、通过下式计算实验测试段的气体流量：

Q＝Sv

其中，Q为实验测试段内气体的单位时间流量，m³/s；

S为环形密闭管道的截面积，m²；

v为实验测试段内气体的平均速度，m/s；

步骤6.2、通过下式计算实验测试段的摩擦风阻：

R＝h_f/Q₂

其中，R表示实验测试段的摩擦风阻，kg/m⁷；

h_f表示实验测试段的沿程摩擦阻力，Pa；

Q为实验测试段内气体的单位时间流量，m³/s；

步骤6.3、通过下式计算实验测试段的摩擦阻力系数：

α＝R·S³/L·U

其中，α表示实验测试段的摩擦阻力系数，kg/m³；

R表示实验测试段的摩擦风阻，kg/m⁷；

S为环形密闭管道的截面积，m²；

L表示实验测试段长度，m；

U表示实验测试段内壁的周长，m；

步骤6.4、重复步骤6.1至步骤6.4，直至计算出本实验所有压力条件下实验测试段的摩擦阻力系数，建立压力与摩擦阻力系数α的拟合方程，得到压力与摩擦阻力系数α之间的关系。