[实用新型]不对称S型皮托管

说明书

本实用新型属于流体压力及流速的测量仪器，国际分类G01L。

在流体力学领域的科学研究及环境监测中，流体的压力及速度是很重要的物理参数。对于含烟、尘的管道气体，在进行测定时，国内外均采用S型皮托管，通过测量全压及背压差值，由计算得出管道内气流速度。目前国内外沿用的S型皮托管是由全压测管及背压测管组成，两测管等长，两端分别有两个测孔、两个接头，两测孔及两接头均为对称结构。由于制作工艺等因素影响，在实际使用时，所测数值需用各皮托管的流速系数予以修正。但是，这种皮托管的流速系数随流速大小有明显的变化而且受皮托管与气流方向偏角的影响十分敏锐，因而造成了测量误差。国内一直把皮托管的流速系数视为常数，国外例如美国虽从理论上进行了研究，但尚无解决方法。另外，根据美国ASTM标准规定，S型皮托管在全压测孔、背压测孔交换使用时，其流速系数的偏差不应大于0.01，但国内生产的S型皮托管由于工艺及加工技术等原因往往达不到这一要求，只得单方向标定，定向使用，由于皮托管的测孔及接头两端均是对称的，使用时极易搞错，也造成了测量误差。

本实用新型目的是研制设计一种新型的不对称S型皮托管以消除或减少上述不应忽视的测量误差，提高测量精度。

为了达到上述目的，首先进行了理论分析，然后在低速风洞中进行了实测，找出影响流速系数的诸因素，在烟风洞中通过含烟气流，观察气流经过不同结构形状测头的流谱，在大量试验基础上提出了把原测孔对称排列的结构改为错位不对称排列并进行了优化试验研制成不对称S型皮托管。本实用新型的特点是全压测管与背压测管不等长，使全压测孔与背压测孔错位不对称排列，全压接头或背压接头弯成90°，使全压接头迎气流方向或背压接头背向气流，其中心线垂直于全压测孔孔面。

本实用新型的技术效果是明显的，它大大提高了测量精度。这种皮托管的流速系数受流速变化的影响极小。经标定，管道内气体在5～30米／秒的流速范围内，精制的对称S型皮托管与不对称S型皮托管的流速系数实测值的标准差分别为0.006和0.001，从而使测量精度提高了六倍左右；同时，本实用新型皮托管的流速系数在气流偏角±15°范围内，其变化小于0.01，大大优于对称S型皮托管，由于尾部也改为不对称结构，接头弯管标明了气流方向，避免了由于测孔的正反向造成的测量误差；本实用新型皮托管的加工工艺简单，不需大量投资只要在原加工工艺基础上加以改进即可生产。

附图说明：

图1  不对称S型皮托管结构图；

图2 对称S型皮托管的流速系数a_S与流速f（v）曲线图；

图3 不对称S型皮托管的流速系数a_S与流速f（v）曲线图；

横坐标为流速，单位米／秒，纵坐标为流速系数。在0～30米／秒的流速范围内，六个测点的流速系数测定结果分别为：对称S型皮托管平均值a_S＝0.844，标准差S＝0.006；不对称S型皮托管平均值a_S＝0.826，标准差S＝0.001。

图4 对称S型皮托管的流速系数a_S与气流偏角、流速f（θ.v）关系图；

图5 不对称S型皮托管的流速系数a_S与气流偏角、流速f（θ.v）关系图。

横坐标为皮托管与气流方向偏角θ，纵坐标为流速系数a_S，曲线1（实线）为流速v＝5米／秒的标定值，曲线2（虚线）为流速v＝15米／秒的标定值，曲线3（点画线）为流速v＝25米／秒的标定值。

实施例

由全压测孔1、背压测孔2、全压接头3、背压接头4、全压测管5、背压测管6组成的S型皮托管，全压测管5与背压测管6不等长，致使全压测孔1与背压测孔2错位不对称排列，两测孔孔面中心垂线平行而不重合，背压测管6比全压测管5长，差值为l₁，当两测孔的孔面距B为2.1～2.3D时，D为测管外径，l₁取0.5～1.0D。全压测孔1弯向气流方向，背压测孔2弯向背对气流方向，弯头半径为R，R＝2.5～3.5D，两测孔平面应平行。接头3或接头4在距离顶端l₂处做弯头，全压接头3迎气流方向或背压接头4背气流方向弯90°，其中心线垂直于全压测孔1孔面，弯头半径R＝2.5～3.5D，l₂＝8～10D。