Способ градуировки датчика термоанемометра

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для градуировки датчиков термоанемометров. Целью изобретения является расширение рабочего диапазона градуировки в сторону низких скоростей. Для градуировки датчика термоанемометра (ДТ) организуют в канале поток жидкости с известным значением расхода, располагают в потоке ДТ, перемещают ДТ поперек потока, проводя одновременно измерение сигнала ДТ и его положение в потоке. Затем организуют в канале поток жидкости с другим значением расхода и повторяют перечисленные выше операции. Останавливают поток и снова повторяют измерения при нулевом расходе. По полученным значениям выходного сигнала ДТ при известных расходах и положениях с учетом геометрических и физических характеристик ДТ с использованием уравнений теплового баланса ДТ, уравнения теплоотдачи и уравнения сплошности определяют градуировочную кривую ДТ.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУ БЛИН

09) (И1

А1 (51)5 С 01 Р 5/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4072243/24-10 (22) 28,05.86 (46) 23.,01.90.Бюл. 9 3 (71) Одесский технологический институт холодильной промышленности (72) Ю,Л,Тонконогий, В.Н.Буз и А,А,Гарбуз (53) 532, 574 (088, 8) (56) Прикладная аэродинамика,/Под ред.проф.Н.Ф.Краснова. — М,: Высшая школа, 1974, с,123,124. (54) СПОСОБ ГРАДУИРОВКИ ДАТЧИКА TEPМОАНЕМОМЕТРА (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для градуировки датчиков термоанемометров, Целью изобретения является расширение рабочего диапазона градуировки в сторону низких скоИзобретение относится к измерительной технике и может использоваться в исследованиях по аэродинамике и конвективному теплообмену.

Цель изобретения — расширение рабочего диапазона грудуировки в сторону малых скоростей.

Согласно предлагаемому способу градуировка проводится путем измерения поля. электрической характеристики датчика (для схемы с постоянной температурой — напряжения 11 на датчике) в произвольном сечении канала при двух значениях расхода, измеряемого ..плбым из известных способов.

2 ростей. Для градуировки датчика термоанемометра (ДТ ) организуют в канале поток жидкости с известным значением расхода, располагают в потоке

ДТ, перемещают ДТ поперек потока, проводя одновременно измерение сигнала ДТ и его положение в потоке, Затем организуют в канале поток жидкости с другим значением расхода и повторяют перечисленные выше операции, Останавливают поток и снова повторяют измерения при нулевом расходе, По полученным значениям выходного сигнала ДТ при известных расходах и положениях с учетом геометрических и физических характеристик ДТ с использованием уравнений теплового баланса ДТ, уравнения теплоотдачи и уравнения снлошности определяют градуировочную кривую ДТ.

Кроме того, измеряется поле U в 00 том же сечении при неподвижном газе (жидкости). Напряжение следует изме- QQ рять непосредственно на нити датчика, для чего датчик следует снабдить специальными потенциометрическими отводами.

Обработка измерений при тарировке заключается в совместном решении урав- Ф кения теплового баланса термоанемо- Ъ метра с учетом отвода тепла по нити к холодным иглам ц L ид dig

= К н dl(t„- с )+29„()x=O

1538130 где R — сопротивление датчика при

его средней по длине рабочей температуре t

М вЂ” коэффициент теплоотдачи от нити к жидкости;

d,1 — диаметр и длина нити;

t - температура потока;

%и — теплопроводность нити; х — координата вдоль нити (х = 0 — точка крепления нити к игле), уравнения теплоотдачи н критериальном виде

N = Нч + cRe

Ф (2),ь d vd где N = - - —, Re= — —, N - число ф,„» „ Чо

Нуссельта при скорости потока v = 0;

5„„, 1 — теплопроводность и нязкость

20 жидкости; с,ш — постоянные определяемые в результате тарировки, и уравнения сплошности (3) t-t o

1-ехр х

" ст о где Я вЂ” площадь сечения канала;

G — - массовый расход;, — плотность жидкости.

В результате решения этих уравнений определяются значения постоянных с и m в критериальном уравнении (2), поля значений Мч, М z u Re (соответственно, Ы,ef. и U) в тех точках, где проводились измерения. В случае использования уравнения теплоотдачи другого вида с большим числом определяемых постоянных соответственно унеличивается число значений рас40 хода, при которых проводится градуировка, Особенностью способа является допущение о неизменном законе влияния скорости потока на теплоотдачу от . нити датчика,т,е.допущение опосто-.

45 янстве с и m во всем диапазоне изменения скорости, Это допущение подтверждается известными литературными данными по теплоотдаче проволочки. Методика учитывает также изменение Nv вблизи стенок канала, о

Для решения уравнения (1) необходимо знать закон изменения температуры по длине нити, выражаемой уравне55 нием х (,сд (4) Для решения уравнений (1)-(3) должны быть также известны следующие велиины: d, 1, Ън, h »,фи температурный коэффициент сопротивления нити, R, Ro — сопротивление нити при температуре потока. Диаметр проволочки д определяется по ее паспортным данным (как диаметр фильеры, через которую протягивают проволоку при изготовлении), а также прямым измерением прп помощи измерительного микроскопа„ Длина проволоки оп— ределяется прямым оптическим измерением, а также электрическим способом: измеряется сопротивление R< куска проволоки достаточно большой и известной длины 1 и датчика R при идентичной температуре, 1

R 1< . Измерение сопротивления .(R u R входит н стандартную процедуру пользования термоанемометром, Физические свойства материала нити и жидкости определяются либо из известной справочной литературы, либо путем нспомогательного эксперимента.

Пример. Проводится измерение распределения скорости потока воздуха по высоте плоского канала шириной

Ъ = 0,115 м и высотой h = 10 мм в сечении, отстоящем на 150 мм от плавного входа в канал из окружающей среды нри температуре воздуха

18,85 С, давлением р = 101790 Па, при двух значениях расхода 1,86 к10 4 и 2,43-10 » кг/с, что соответствует средним по сечению значениям скорости 0,133 и 0,174 м/с.

Используется аппаратура фирмы

"DISA" с модернизированным датчиком, Вольфрамовая нить имеет диаметр. d

= 9 мм, длину 1 = 1,8 мм. Сопротивление нити при температуре потока

RQ = 1,697 Ом, при рабочей температуре R = 2,855 Ом, коэффициент теплопроводности вольфрама 9 . = 155 Вт (м,К), температурный коэффициент

-! сопротивления P = 0,0039 град

Датчик перемещается поперек канала (в направлении у) при помощи специ ального координатника, его положение отсчитывается с точностью до

0,01 мм, Измерения проводятся с шагом 0 05 мм.

«(У - У;., ))/С, (9) 1

1 (((Н... — Nu ) +(Nu . -Nu ) )"

i=I

0>5а я (5) 2 d а1

1- — — — (1-ехр (- — -) ) а 1 2d гдеа=2

i=I-n, n — число измерений по сечению для каждого расхода; — номер режима по расходу воздуха.

Ь вЂ” - ((v +v )»

2 . j..,111

j =0-2

С =ЬЬ J vdy о (6) "(Yj 1 j i-

Ио., -Nu с Ке °, (7) ц,1 Е1,, Из (6) и (7) следует:

С = — — Г(((11 — Н } +

2йс

N„,; (у, - у )) ° (8) Применяя (8) к двум значениям расхода (j 1,2), получим

3 1 — и„,)" +(ы„, — я, ) " ) °

Ц0,1 i 1-1

; (((1 1 „

Составитель Ю,Власов

Редактор Н,Тупица Техред М.Ходанич

Корректор Т. Палий

Заказ 167 Тираж 442 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãoðoä, ул. Гагарина,101

При обработке для раслределения температуры вдоль нити прянято урав-. нение (4). Уравнения (1) — (3) с уче- том (4) преобразуются к виду (5) (7):

-2

U j . Р1 N — — h g+

R и;,;

Red(— - — 1) К

«(у; — y;;) ) /С > (10)

Порядок обработки следующий. По уравнению (5) насчитывается массив чисел

Nu, <, далее из (9) определяется ве-.. личина показателя степени m при Re, из (8) определяется величина с. Зная

m и с, определяются скорости U

15 для всех точек сечения и двух"рассматриваемых расходов воздуха.

Указанный алгоритм реализован на языке ПЛ-I, Обработка опытных

20 данных вместе с трансляцией программы на ЭВМ ЕС вЂ” 1022 заняла 2 мин (при n = 23).

Формула и э о б р е т е н и я

25 Способ градуировки датчика термоанемометра, заключающийся в том, .что организуют поток газа с известными расходапж, располагают в потоке датчик термоанемометра и проводят измерения его выходного сигнала, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения рабочего диапазона градуировки в сторону малых скоростей, при одном из значений расхода перемещают датчик термоанемометра поперек потока при синхронных измерениях поперечной координаты выходного сигнала датчика термоанемометра, повторяют перечисленные операции при втором значении расхода и при отсутствии потока газа и по полученным значениям вьгходного сигнала дат-. чика термоанемометра при известных расходах и положениях датчика с уче45 том его геометрических и физических характеристик определяют градуировочную характеристику.