第二章 烟气参数的测定

2.仪器①标准型皮托管。

标准型皮托管的构造如图5-2-7所示。

它是一个弯成90°的双层同心圆管，前端呈半圆形，正前方有一开孔，与内管相通，用来测定全压。

在距前端6倍直径出外管壁上开有一圈孔径为1mm 的小孔，通至后端的侧出口，用于测定排气静压。

按照上述尺寸制作的皮托管其修正系数为1.99 ±0.01，如果未经标定，使用时可取修正系数K p 为0.99。

标准型皮托管的侧孔很小当烟道内颗粒物浓度大时，易被堵塞。

它是用于测量较清洁的排气。

②S 型皮托管。

S 型皮托管的结构见图5-2-8.它是由两根相同的金属管并联组成。

测量端有方向相反的两个开口，测定时，面向气流的开口测得的压力为全压，背向气流的开口测得的压力小于静压。

按照图5-2-8设计要求制作的S 型皮托管，其修正系数K p 为0.84 ±0.01。

制作尺寸与上述要求有差别S 型皮托管的修正系数需进行校正。

其正，反方向的修正系数相差应不大于0.01。

S 型皮托管的测压孔开口较大，不易被颗粒物堵塞额，且便于在厚壁烟道中使用。

S 型皮托管在使用前用标准皮托管在风洞中进行校正。

S 型皮托管的速度校正系数按下式计算：PS K K = 式中：PS K 、PN K ——分别为标准皮托管和S 型皮托管的速度校正系数； dN P 、dS P ——分别为标准皮托管和S 型皮托管测得的动压值，Pa 。

③U 形压力计。

U 形压力计用于测定排气的全压和静压，其最小分度值应不大于10Pa 。

压力计由U 形玻璃管制成，内装测压也挺i ，常用测压液体有水，乙醇和汞，视被测压力范围选用。

压力P 按下式计算：P g h ρ=⋅⋅式中：P ——压力，Pa ； h ——液柱差，mm ； ρ——液体密度，g/cm 3;在实际工作中，常用mmH 2O 表示压力，这样压力P=ρ*h U 形压力计的误差较大，不适宜测量微小压力。

④斜管微压计，斜管微压计用于测定排气的动压，测量范围0~2000Pa ，其精确度应不低于2%，最小分度值应不大于2Pa 。

斜管微压计，构造见示意图5-2-9.一端为截面积较大的容器，另一端为可调角度的玻璃管，管上刻度表示压力的读数。

测压时，将微压计容器开口与测定系统中压力较高的一端相连，斜管与系统中压力较低的一端相连，作用于两个液面上的压力差，使液柱沿斜管上升，压力P 按下式计算：P=12sin S L g S αρ⎛⎫⨯+⋅ ⎪⎝⎭ 令K=12sin S g S αρ⎛⎫+⋅ ⎪⎝⎭式中：P——压力，Pa；L——斜管斜管内液柱长度，mm；α——斜管与水平面夹角；S1——斜管截面积，mm2；S2——容器截面积，mm2；ρ——测压液体密度，g/cm3，常用密度为0.81的乙醇；过去工厂生产的斜管微压计，刻度都以mmH2O作单位，修正系数K通常为0.1、0.2、0.3、0.6等几档。

⑤大气压力计。

最小分度值应不大于0.1kPa。

3.测定方法（1）准备工作①将微压计调整至水平位置。

②检查微压计液注中有无气泡。

③检查微压计是否漏气。

向微压计的正压端（或负压端）入口吹气（或吸气），迅速封闭该入口，如微压计的液柱位置不变，则表明该通路不漏气。

④检查皮托管是否漏气。

用橡皮管将全压管的出口与微压计的正压端连接，静压管的出口与微压计的负压端连接。

由全压管测孔吹气后，迅速堵严该测孔，如微压计的液柱位置不变，则表明全压管不落至某一位置，如页面不继续跌落，则表明静压管不漏气。

（2）测量气流的动压（图5-2-10）①将微压计的液面调整到零点。

②在皮托管上标出各测点应插入采样孔的位置。

③将皮托管插入采样孔。

使用S型皮托管时，应使开孔平面垂直于测量断面插入。

如断面上无涡流，微压计读书应在零点左右。

使用皮托管时，在插入烟道前，切断皮托管和微压计的通路，以避免微压计中的酒精被吸入到连接管中，使压力测量产生错误。

④在各测点上，使皮托管得全压测孔正对着气流方向，其偏差不得超过10º，测出各点的动压，分别记录在表中。

重复测定一次，取平均值。

⑤测定完毕后，检查微压计的液面是否回到原点。

（3）测量排气的静压（图5-2-10）①将皮托管插入烟道近中心处的一个测点。

②使用S型皮托管测量时只用其一路测压管。

其出口端用胶管与U型压力计一端相连，将S型皮托管插入到烟道近中心，使其测量端开口平面平行于气流方向，所测得的压力即为静压。

③使用标准型皮托管时，用胶管将其静压管出口端与U型压力计一端相连，将皮托管伸入烟道近中心处，使其全压测孔正对气流方向，所测得的压力即为静压。

(4)测量大气压力①使用大气压力计直接测出。

②也可以根据当地气象站给出的数值，加或减因测点与气象站标高不同所需的修正值，即标高每增加10m，大气压力约减小110Pa。

4.说明①在管道中流动的气体同时受到两种压力的作用，即静压和动压。

②静压是单位体积气体所具有的势能，他表现为气体在各个方向上作用于管壁的压力，管道内气体的压力比大气压力大时，静压为正，反之，静压为负。

③动压是单位体积气体所具有的动能，是气体流动的压力，由于动压仅作用于气体流动的方向，动压恒为正值。

④静压和动压的代数和称为全压，是气体在管道中流动时具有的总能量，全压和静压一样为相对压力，有正负之分。

⑤通常在风机前吸入式管道中，静压为负，动压为正，全压可能为负，也可能为正。

在风机后的压入式管道中，静压和动压都为正，全压也为正。

在烟道系统中，风机后大都串连烟气温度较高的烟囱，在热压作用下烟气也产生较大的能量。

在这种情况下，风机后至烟囱某一断面之间的烟道，静压也多为负值，全压可能为负，也可能为正。

四、流速（A ）1. 原理由于气体流速与气体动压的平方根成正比，可根据测得的动压计算气体的流速。

2. 仪器 ① 皮托管。

② 斜管压力计或流速测定仪。

3. 测定方法按本篇第一章一、采样位置与采样点的规定，在选定的测量位置和各测量点上，用皮托管和斜管微压计或皮托管和流速测定仪测定各点动压，重复测定一次取平均值。

4. 计算① 测点气流速度Vs 按下式计算：128.9s V K K ==当干排气成分与空气近似，排气露点温度在35~55℃之间，排气的绝对压力在97~103kPa 之间时，Vs 可按下式计算：0.076s V K =对于接近常温、常压条件下（t=20℃，B a +P s =101325Pa ），通风管道德空气流速V a 按下式计算：1.29a V K =式中：Vs ——湿排气的气体流速，m/s ；V a ——常温常压下通风管道的空气流速，m/s ；B a ——大气压力，Pa ；（A ）本方法与GB/T-1996等效。

K p——皮托管修正系数；P d——排气动压，Pa；P s——排气静压，Pa；Ρs——湿排气的密度，kg/m3；M s——湿排气气体的分子量，kg/kmol；T s——排气温度，℃。

②平均流速的计算：烟道某一断面的平均速度s V可根据断面上各测点测出的流速V si，由下式计算：11128.9n nsii isVV Kn n====∑式中：diP——某一测点的动压，Pa；n——测点的数目。

当干排气成分与空气相近，排气露点温度为35~55℃之间。

排气绝对压力在97~103kPa之间时，某一断面的平均气流速度s V按下式计算：10.076nisV Kn==对于接近常温、常压条件下（t=20℃，B a+P s=101325Pa），通风管道中某一断面的平均空气流速aV按下式计算：11.29nia pV Kn==5.说明计算排气流速中排气密度和气体分子量的计算方法如下：（1）排气密度的计算①排气密度和其分子量、气温、压力的关系由下式计算：()()8312273s a sssM B Ptρ+=+式中：sρ——湿排气的密度，kg/m3；sM——排气气体的分子量，kg/kmol；aB——大气压力，Pa；sP——排气的静压，Pa；s t——排气的温度，℃；②标准状态下湿排气的密度按下式计算：()()22222221122.422.4n O O CO CO CO CO N N sw H O sw MsM X M X M X M X X M X ρ==+++-+⎡⎤⎣⎦式中:n ρ——标准状态下湿排气的密度，kg/m 3；Ms ——湿排气气体的分子量，kg/kmol ；2O M 、CO M 、2CO M 、2N M 、2H O M ——排气中氧、一氧化碳、二氧化碳、氮气和水的分子量，kg/kmol ；2O X 、CO X 、2CO X 、2N X ——排气中氧、一氧化碳、二氧化碳、氮气的体积百分数，%； sw X ——排气中水分含量的体积百分数，%。

③ 测量状态下烟道内湿排气的密度可按下式计算：式中：s ρ——测量状态下烟道内湿排气的密度，kg/m 3；Ps ——排气的静压，Pa 。

（2） 排气气体分子量的计算 ① 排气气体分子量的计算已知各成分气体的体积百分数X i 和其分子量M i ，排气气体的分子量按下式计算：s i i M XM =∑式中：s M ——排气气体的分子量，kg/kmol ； i X ——某一成分气体的体积百分数，%； i M ——某一成分气体的分子量，kg/kmol 。

② 干排气气体分子量的计算干排气气体的分子量M sd 按下式计算：222222sd O O CO CO CO CO N N M X M X M X M X M =+++③ 湿气气体分子量的计算湿排气气体分子量M s 按下式计算()()22222221s O O CO CO CO CO N N sw sw H O M X M X M X M X M X X M =+++-+五、流量（A ）1.原理由测定断面的湿排气平均流速和测定断面面积，得到工况下的湿排气流量；由工况下的湿排气流量和大气压力、排气静压、排气温度、排气中水分含量体积百分数得到标准状态下干排气流量。

2.仪器 ①温度计。

②皮托管。

③斜管微压计或流速测定仪。

④U 型压力计。

⑤大气压力计。

⑥排气中水分含量测定装置。

3.测定方法（A ）本方法与GB/T 16157-1996等效按本章温度，含湿量，压力，流速的测定方法测定排气的温度、水分含量体积百分数、压力、气流流速和大气压力。

4.计算①工况下的湿排气流量s Q 按下式计算：3600s s Q FV =⋅式中：s Q ——工况下湿气流量，m 3/h; F ——测定断面面积，m 2;s V ——测定断面的湿排气平均流速，m/s ；②标准状态下干排气流量sn Q 按下式计算：()2731101325273a s sn s sw sB P Q Q X t +=⋅⋅-+式中：sn Q ——标准状态下干排气流量，m 3/h ；a B ——大气压力，Pa ； s P ——排气静压，Pa ； s t ——排气温度，℃；sw X ——排气中水分含量体积百分数，%。