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空氣速度是指相對于經過的時間以行進距離衡量的空氣運動面積。通常以米/秒（m / s）或英尺/分鐘（ft / min）為單位進行測量。 

 

監視空氣速度時，可找到三種類型的流量剖面：層流，過渡和湍流。層流的特征是平穩運動，而湍流的特征是不規則運動或波動。通過在管道系統中引入一個彎頭，使空氣轉向，層流會變得過渡或湍流。這篇文章將重點討論層流剖面。

 

基于壓力的儀器

 

伯努利方程式說明了空氣密度，靜態壓力和總壓力，是基于壓力的速度測量的關鍵。 

 

為了使用壓力來計算空氣速度，需要兩個單好的傳感器。一個傳感器測量靜壓力或推向管道系統的壓力，另一個傳感器測量總壓力或通過管道系統流動產生的壓力。

 

通常，皮托管用于壓力測量。甲皮托管是在管內的管。內管監控靜壓，外管上鉆有孔以測量靜壓。一根皮托管將給出總壓力和靜壓力之間的差，即速度壓力。然后，伯努利方程式將用于計算在標準條件下將速度壓力（以英寸wc為單位）轉換為可用空氣流量的空氣流量，單位為ft / min。

 

基于溫度的儀器

 

風速計用于根據溫度計算風速。國王定律是溫度測量的基礎，并用加熱絲在數學上描述了氣流中的熱傳遞。當空氣在電線上流動時，溫度會降低，熱能將被消除。然后，可以使用惠斯通電橋計算熱能的變化，以確定電阻變化，該變化與空氣在傳感器上移動的速度相關。風速計有兩個溫度傳感器：一個提供參考溫度，另一個用于測量流經傳感器的空氣溫度。隨著空氣速度的加快，更多的能量損失了。能量損失隨后可用于計算空氣速度。

 

基于溫度的儀器測量風速的優勢

 

在Dwyer的研究和開發過程中，我們發現了在測量空氣速度時使用基于溫度的儀器的一些優勢。shou先，伯努利方程式沒有考慮到空氣粘度的變化，這是有問題的，因為粘度會根據氣流的溫度不斷變化。其次，我們發現在較慢的空氣速度下，用于靜壓拾取的孔改變了皮托管周圍的流量分布，從而將流量從層流變為湍流。

 

我們發現皮托管在高速時非常精que，但在低速時誤差增加。

 

選擇測量技術時，另一個重要的考慮因素是您的應用程序。大多數建筑物管理系統（BMS）和PLC需要線性模擬輸入，而不是氣動輸入。這意味著皮托管獲得的測量結果必須使用伯努利方程進行轉換。在低速度壓力下，200 FPM的空氣速度會產生0.002英寸水柱的速度壓力。有一些專門的差壓傳感器可以測量這種超低壓，但是它們的價格很高。其他用于測量低流量的技術（例如風速計）更具成本效益。

 

我們發現，在使用基于溫度的測量時，我們可以使用傳感器特性來防止在低流速下基于壓力的測量的某些缺點。傳感器特性描述是在受控條件下從傳感器進行測量的過程，可確保在各種操作條件（例如溫度，濕度或大氣壓）下保證讀數精度的水平。在我們的制造過程中，我們使用經過校準的參考來表征空氣速度傳感器的溫度和濕度變化。表征確保傳感器在整個范圍內的精度一致。

 

應用領域

熱風速計非常適合必須頻繁更換空氣的關鍵環境（例如醫院手術室）。當空氣經常更換時，它必須以非常低的速度改變，以減少移動微粒和其他污染物并污染空氣的風險。典型的手術室的風速范圍為37 FPM至55 FPM。ANSI / ASHRAE / ASHE標準170-2013要求#少4個室外ACH（換氣/小時），#少20個總ACH（換氣/小時）。風速儀可以與BMS配對使用，以驗證這些低流量關鍵環境中的#小換氣次數，以確保符合ASHRAE標準。

 

熱風速計還可用于測量商業應用中的風速，例如旅館，學校，商店和辦公室。在這些應用中，主供應管道的速度通常為1,000至3,000 FPM，分支供應管道的速度通常為500至1,500 FPM。通過使用Bernoulli方程，我們可以計算空氣的速度壓力，對于主管道，其壓力通常為0.062至0.561英寸水柱，對于分支供應管道，其通常為0.016至0.140英寸水柱。考慮到商業應用中較高的流量范圍，可以使用壓力或溫度儀表來測量速度。但是如上所述，壓力測量必須從水柱英寸轉換為FPM。有些設備使用伯努利方程編程，將為您完成轉換。

 

使用風速計的另一個優點是它們根據溫度原理工作。有一個溫度傳感器正在監視電源本身的溫度狀況。您可以在一臺設備上進行兩次測量，因為通常可以同時測量溫度輸出和空氣速度輸出。風速輸出將與流量范圍成線性關系，可以輕松將其輸入到BMS或PLC。

 

摘要

 

用皮托管測量空氣流速時，流體粘度是測量低流速時誤差的根本原因。CFD模型顯示傳感器靜壓孔周圍的局部流動發展變化，從而導致誤差增加。因此，Dwyer建議皮托管實際限制為200 FPM。 

 

通過校準諸如濕度，溫度和壓力等因素，在校準風速計時使用的傳感器表征過程可在變化的過程約束條件下提高準確性。CFD模型顯示傳感器周圍的局部流量變化，如果不集成傳感器特性，則會導致誤差增加。用于傳感器表征的參考文獻可提高目標應用速度的準確性。