专利名称：水风逆流湿空气参数测量系统的制作方法
技术领域：
本发明属于空气参数测量仪器，特别涉及工业喷淋冷却设备(如冷却塔，蒸发式冷凝器等)喷淋区和雨区湿空气温度、湿度和压力的测量。
背景技术：
一般的工业冷却塔，需要冷却的热水喷淋到填料区，在填料表面与自下而上流动的湿空气接触换热，降温后的喷淋水从填料区下方流出，经过雨区落入水池。雨区侧面是敞开的，以便冷却塔顶部的引风机抽引环境冷空气与喷淋水换热。环境中的湿空气进入雨区后，与喷淋水珠接触换热，湿度有所提高；湿空气继续上行到填料区，与填料表面的喷淋水膜接触换热，温度和湿度明显提高；湿空气出填料区后进入喷淋区，与喷淋水珠或喷淋水雾接触换热，温度和湿度进一步提高。冷却塔的冷却能力主要取决于填料区水膜和湿空气的传热传质性能，严格的冷却塔验收需要知道经过填料区后湿空气温度增加了多少，湿空气湿度增加了多少，湿空气流动压降为多少。这就要在填料区上方的喷淋区和填料区下方的雨区测量湿空气的温度、湿度和压力。需要指出的是，喷淋区或雨区中的空气一般来说并未达到饱和湿度，且当喷淋量不同或环境温湿度不同时，喷淋区或雨区中的空气湿度是不同的。气象上常用精度高且稳定性好的干湿球温度计来测量空气湿度。干湿球温度计由两根特制的相同的水银玻璃温度计组成，其中一根温度计底部的水银球被湿纱布均勻包覆，故称为湿球。湿纱布在毛细作用下不断从其下方水盒吸取液态水，空气以2. 5 3m/s 的速度掠过湿球时，湿球上的水分蒸发导致湿球温度下降。故当湿空气未达饱和湿度时，湿球温度总是低于干球温度的，根据干湿球温度值便可查表得出空气的相对湿度，或根据公式算出空气的相对湿度。测量湿度还可用阻抗湿度计、电容湿度计、毛发湿度计、露点湿度计或微波湿度计寸。无论哪种湿度计，若将湿度计伸进喷淋区或雨区，则湿度计马上就被淋湿，导致测
量失效。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水风逆流湿空气参数测量系统，该系统可测量水风逆流区域空气的温度、湿度和压力，并具有精度高、稳定性好的特点。本发明提供的一种水风逆流湿空气参数测量系统，其特征在于，该系统包括通过一个连接件相互连通的气水分离采样部分、温度测量部分、湿度测量部分和压力测量部分；气水分离采样部分包括气水分离器采样器和采样管，气水分离器采样器通过弯头与采样管的一端连接，采样管的另一端与连接件相连；温度测量部分包括铠装热电偶和热电偶数显表，铠装热电偶的接线端通过热电偶接表插头与热电偶数显表连接，感温端穿过采样管和弯头插入气水分离器采样器；湿度测量部分包括干球温度计、湿球温度计、湿球水盒、引风机和第一连接管路； 干球温度计和湿球温度计均通过第一连接管路与连接件相连，湿球水盒位于湿球温度计的下方；压力测量部分包括压差计和第二连接管路，压差计通过第二连接管路与连接件相连。为避免湿度计被喷淋水打湿，需要将喷淋区或雨区的湿空气采样并引到喷淋区或雨区之外，再用湿度计来测量。因为其它湿度计的精度不高，稳定性不好或成本太高等原因，故本发明选择气象用高精度干湿球温度计来测量采样弓I出的湿空气的湿度。引风机的作用在于保持采样器中的湿空气是流动和更新的，引风机的引风量可调节到一个合适值，以保证既能引出湿空气，又不至于对水风逆流区域的空气流场过度干扰。 四通的下出风口通过引风软管和引风硬管接通引风机。采样湿空气流过引风硬管中安装的干球温度计和湿球温度计，可读出干球温度和湿球温度，进而算出湿空气含湿量。本测量系统使用时，需经过十几分钟的“预热”，待各处状态稳定后，再读取数据。根据质量守恒原理， 流入采样器与流经引风硬管干湿球温度计的湿空气质量流量是不变的，其中的水分质量流量(即湿空气含湿量)也是不变的。所以引风硬管干湿球温度计处的空气含湿量就等于采样点处的空气含湿量，由热电偶数显表可读出采样点处的湿空气温度。这样，采样点处的湿空气温度和含湿量都已知了，便可算出采样点处湿空气的相对湿度，这样便间接测得了水风逆流区域的空气湿度。喷淋区和雨区的空气压力与大气压相差不大，一般的压力计难以准确反映出他们之间的差别，但用压差计可测出喷淋区和雨区的空气压力与大气压力的差值。在一个测量时间段内，大气压力是稳定不变的，且可通过气压计测出，所以通过压差计也就可准确得知喷淋区和雨区的湿空气压力。
图1是水风逆流湿空气参数测量系统的一种具体实施方式
的示意图，图中，1，气水分离器采样器；2，铠装热电偶；3，弯头；4，采样管；5，四通；6，密封胶塞；7，热电偶接表插头；8，热电偶数显表；9，四通下方快接头；10，引风软管；11，引风硬管快接头；12，引风硬管；13，干球温度计；14，温度计支架；15，湿球温度计；16，温度计软塞；17，湿球水盒；18， 机架；19，引风机；20，四通上方快接头；21，取压软管；22，压差计快接头；23，环境取压软管；24，压差计。
具体实施例方式下面通过借助实施例更加详细地说明本发明，但以下实施例仅是说明性的，本发明的保护范围并不受这些实施例的限制。本发明提供的的水风逆流湿空气参数测量系统可分为气水分离采样部分、温度测量部分、湿度测量部分和压力测量部分，这四部分各自连接连接件的一个接口。本实例中， 连接件采用四通5。气水分离采样部分包括气水分离器采样器1和采样管4，气水分离器采样器1通过弯头3与采样管4连接。采样管4可以是硬管，也可以是软管。气水分离器采样器1和弯头3可提前装配到一起。铠装热电偶2与采样管4的轴线和四通5的轴线平行，故采样管 4拧到弯头3上时及四通5的第一接口拧到采样管4上时，铠装热电偶2可避免扭转受损。气水分离器采样器1包括气水分离器盒体la、俯角进风的盒体叶片Ib和导流伞 lc。盒体叶片Ib位于气水分离器盒体Ia上，它与盒体Ia的形状相适应，如当气水分离器盒体Ia是圆筒形或四棱柱形时；盒体叶片Ib可以相应取圆台形，或取四棱台形。导流伞 Ic的形状与气水分离器盒体Ia相适应，它罩住气水分离器盒体la，可避免喷淋水落入进风温度测量部分包括铠装热电偶2和热电偶数显表8。数显表8与铠装热电偶2可分开。四通5的第二接口安装有密封胶塞6，铠装热电偶2的接线端通过热电偶接表插头7 与热电偶数显表8连接，铠装热电偶2的感温端穿过密封胶塞6、采样管4和弯头3插入气水分离器采样器1，密封胶塞6可分为上下两半，取下密封胶塞后，四通5和采样管可拧下来，并从热电偶接表插头7处退出来。铠装热电偶2是可弯曲的，将其盘起来与气水分离器采样器和弯头放在一起装箱即可。湿度测量部分包括干球温度计13、湿球温度计15、湿球水盒17、引风机19和第一连接管路。连接管路包括第一快接头9、引风软管10、机架18、引风硬管快接头11和引风硬管12。引风机19与引风硬管12都固定在机架18上，引风硬管12可直接连到引风机19 的进风口。引风硬管12依次通过引风硬管快接头11，引风软管10、第一快接头9及四通5 的第三接口与采样管4连起来。第一快接头9、引风软管10、引风硬管快接头11可以使引风软管10在四通5和引风硬管12之间进行快速装拆。在引风硬管12上方开两个插孔，分别用于安装气象测量用的干球温度计13和湿球温度计15，干、湿球温度计的插孔处均配有温度计软塞16，以防止漏风，并避免温度计玻璃管挤碰破损。干、湿球温度计插入孔旁边焊有温度计支架14，以避免温度计倾斜。在湿球温度计15下方的引风硬管处开一个孔，孔下方装有透明的湿球水盒17，湿球水盒17和湿球温度计15的湿球之间安装有导管；为方便拆装，导管可采用外螺短管，采用有机玻璃的内螺容器作为湿球水盒17，测量湿度前，确认纱布包裹湿球完好，将湿球温度计15插入到位后，垂吊的纱布就从从孔中穿出抵达水盒内；水就在毛细作用下，沿着纱布上升，将湿球完全润湿。调节引风机的风量，使得吹过干湿球的风速为2. 5 3m/s，符合测量干湿球温度的规范。湿球纱布上的水蒸发一段时间后，可看到透明水盒内的水位下降；若水盒内水位较低(如低于IOmm)时，则可暂停测量，拧下水盒补水。压力测量部分包括压差计M和第二连接管路，压差计M通过第二连接管路与四通的第四接口相连。第二连接管路包括第二快接头20、采样取压软管21、压差计快接头22和环境取压软管23。环境取压软管23安装在压差计M的高压接口上，用于接通环境大气。压差计M 经采样取压软管21和四通5的第四接口与采样管4连起来，使其接通喷淋区和雨区的湿空气。四通的第四接口和压差计M低压接口各装有一个软管快接头(第二快接头20、和压差计快接头22)，这样，采样取压软管21可在四通5和压差计M之间快速装拆。测压差时，将四通5的其它两个出风口(即第二接口和第三接口)都堵住，此时取样管和采样器中的湿空气是静止的，故压差计M低压接管处的湿空气压力就等于采样器处的湿空气压力。现场测量完后，需要对本系统解体，以便携带和运输。拆卸的步骤与安装步骤基本相反。在引风机作用下，气水分离采样器1附近的湿空气会携带部分小水滴进入气水分离采样器。密度比湿空气大得多的小水滴，惯性也比湿空气大得多，在随湿空气进入气水分离采样器的过程中，因流动方向剧烈变化和流道面积剧烈变化，小水滴会被截留下来，不会淋湿热电偶2，而湿空气会掠过热电偶并进入采样管4和四通5。具体实施时，考虑到采样头要伸进喷淋区或雨区，而热电偶数显表，干、湿球温度计和压差计M在喷淋区或雨区之外，故采样管可能有5 8米长。为避免到现场测量时， 因尺寸过大而携带不便，整个测量系统设计时，考虑到了拆装的方便性。以上所述为本发明的较佳实施例而已，但本发明不应该局限于该实施例和附图所公开的内容。所以凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。
权利要求
1.一种水风逆流湿空气参数测量系统，其特征在于，该系统包括通过一个连接件相互连通的气水分离采样部分、温度测量部分、湿度测量部分和压力测量部分；气水分离采样部分包括气水分离器采样器(1)和采样管，气水分离器采样器(1)通过弯头(3)与采样管的一端连接，采样管的另一端与连接件相连；温度测量部分包括铠装热电偶(2)和热电偶数显表(8)，铠装热电偶(2)的接线端通过热电偶接表插头⑵与热电偶数显表⑶连接，感温端穿过采样管⑷和弯头⑶插入气水分离器采样器(1)；湿度测量部分包括干球温度计(13)、湿球温度计(15)、湿球水盒(17)、引风机(19)和第一连接管路；干球温度计(1 和湿球温度计(1 均通过第一连接管路与连接件相连，湿球水盒(17)位于湿球温度计(15)的下方；压力测量部分包括压差计04)和第二连接管路，压差计04)通过第二连接管路与连接件相连。
2.根据权利要求1所述的水风逆流湿空气参数测量系统，其特征在于，气水分离器采样器(1)包括气水分离器盒体(la)、俯角进风的盒体叶片(Ib)和导流伞(Ic)；盒体叶片 (Ib)位于气水分离器盒体(Ia)上，导流伞(Ic)罩住气水分离器盒体(Ia)，三者形状相匹配。
3.根据权利要求1所述的水风逆流湿空气参数测量系统，其特征在于，第一连接管路包括第一快接头(9)、引风软管(10)、机架(18)、引风硬管快接头(11)和引风硬管(12)；引风机(19)与引风硬管(12)都固定在机架(18)上，引风硬管(12)依次通过引风硬管快接头(11)，引风软管(10)和第一快接头(9)与连接件相连。在引风硬管(1 上方开有用于干球温度计(1 和湿球温度计(1 的两个插孔。
4.根据权利要求3所述的水风逆流湿空气参数测量系统，其特征在于，干球温度计 (13)和湿球温度计(1 的两个插孔配有软塞(16)，插孔旁边安装有避免温度计倾斜的温度计支架(14)，在湿球温度计(1 下方的引风硬管处开一个孔，湿球水盒(17)安装在孔下方，湿球水盒(17)和湿球温度计(15)的湿球之间安装有导管。
5.根据权利要求1所述的水风逆流湿空气参数测量系统，其特征在于，第二连接管路包括第二快接头(20)、采样取压软管(21)、压差计快接头0 和环境取压软管03)；环境取压软管安装在压差计04)的高压接口上，采样取压软管的一端通过第二快接头OO)与连接件相连，另一端通过压差计快接头0 与压差计04)相连。
6.根据权利要求1所述的水风逆流湿空气参数测量系统，其特征在于，连接件的热电偶接口处安装有密封胶塞(6)，密封胶塞(6)分为上下两半。
全文摘要
本发明的一种水风逆流湿空气参数测量系统，包括气水分离采样、温度测量、湿度测量和压力测量四部分，可以测量各种工业喷淋空冷设备(如冷却塔，蒸发式冷凝器等)的喷淋区和雨区湿空气的温度、湿度和压力。在引风机作用下，湿空气携带小水滴进入气水分离采样器，水滴从空气流中分离出来，不会打湿热电偶，热电偶穿过采样管接到数显表，这样就可读出水风逆流区域的湿空气温度。气水分离后的湿空气进入特制的引风管式干湿球温度计，根据含湿量不变可换算出水风逆流区域的空气湿度。将气水分离器和采样管接通压差计，可准确测出水风逆流区域的空气压力。
文档编号G01K7/02GK102221418SQ20111014952
公开日2011年10月19日 申请日期2011年6月3日 优先权日2011年6月3日
发明者冯志力, 程奇, 陈良才 申请人:华中科技大学