Термоанемометр

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сом» Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 080278 (21) 2577444/18-10 (5 )М Кл

G 01 Р 5/12 с присоединением»аявки № (23) Приоритет

Государственный комитет"

СССР но делам извбретений и открытий (53) УДК 533-6 08 (088.8) Опубликовано 150780. Бюллетень ¹ 26

Дата опубликования описания 15.07.80 (72) Автор изобретения

Ю.Е.Геренрот (71) Заявитель

Московский научно-исследовательский и проектный институт типового и экспериментальногб" проектйровайия (54) ТЕРМОАНЕМОМЕТР

Изобретение относится к областа. измерительной техники и может быть использовано для измерения скоростей потоков жидкостей и газов.

В настоящее время известны термоанемометры, содержащие корпус, две термопары, и нагреватель 1) . Недо статком этих устройств является невозможность измерения турбулентных характеристик потоков малых скоростей и высоких интенсивностей турбулентности.

Ближайшим по технической сущности .является термоанемометр, содержащий ветви накаливаемой нити и две дифференциальные термопары 23 . Reдостатком этого устройства является невозможность измерения пульсаций скорости турбулентных потоков.

Целью изобретения является устранение указанного недостатка.

Цель достигается тем, что ветви накаливаемой нити выполнены Н-образной формы и ориентированы.в горизонтальной плоскости по вектору средней скорости потока, направленному по биссектрисе угла между ветвями нити, при этом горячие и холодные . спаи дифференциальных термопар размещены соответственно сверху и снизу относительно каждой ветви накаливаемой нити.

5 На чертеже показана принципиальная схема термоанемометра.

Термоанемометр содержит накаливаемую нить 1, укрепленную на держателях 2, которые, в свою очередь, закреплены в корпусе 3. Накаливаемая нить 1 выполнена .изогнутой Н-образной формы в плане, ветви которой образуют между собой угол Р от 20о до 160 .

Над каждой иэ ветвей накаливаемой нити расположены горячие спаи

4 и 5 двух дифференциальных термопар, холодные спаи 6 и 7 которых размещены под каждой из ветвей накаливаемой нити 1.

Накаливаемая нить установлена в горизонтальной плОскости по вектору средней скорости О потока, проходя- щего через биссектрису угла Р, образованного ветвями накалнваемой нити

1, причем oeie ветви накаливаемой нити лежат в одной плоскости "XY".

Термоанемометр работает следую-, щим образом.

748247

Накаливаемую нить 1 подключают к источнику питания, который должен обеспечивать постоянную температуру нити при любой скорости потока, воздействующего на нее.

Над разогретой потоком, нитью поднимается вертикально вверх конвективнь:й поток, воздействующий на горячие спаи 4 и 5 дифференциальных термопар, холодные спаи 6 и 7 которых служат для компенсации температуры набегающего потока и лучистой составляющей оТ накаливаемой нйти 1.

На выходе каждой из дифференциальных термопар (1-й и 2-й каналы) появляется сигнал, соответствующий нулевой скорости набегающего потока.

При внесении термоанемометра в поток с мгновенной скоростью и„„» =

=u +. hu, где u — средняя скорость потока (м/с), b,u — пульсационная составляющая скорости (м/с), на поднимающиеся от нити конвективные потоки будут воздействовать составляющие u „, перпендикулярные каждой из плоскостей двугранного угла, образованного конвективными потоками от нити

Конвективные потоки будут сдуваться с горячих спаев термопар с частотой, равной частоте пульсаций скорости потока, поскольку слабое конвективное облачко, как объект регулирования, инерцией практически не обладает.

Размещение нити в плоскости XY прямоугольной системы координат дает возможность измерить среднюю скорость потока и и пульсации скорости потока u, v, направленные соответственно по осям Х и У. Причем пульсация

v ортогональна средней скорости и пульсации скорости и вдоль оси Х. указанное расположение ветвей нити позволяет также определить корреляции средней скорости и с каждой пульсационной составляющей скорости.

Для определенности угол между ни- тями, а также между конвективными потоками, поднимающимися от них вертикально вверх и образующих двугранных угол, будет для одной из них

Ф= — относительно оси Х и срепней скорости и, а для другой -Р=д =-- -.

У й.

Тогда на каждую из плоскостей двуграниого угла, образованного конвективными потоками от нити, будут воздействовать u, u, v",,w

Последней пульсацией скорости (в направлении оси Z) w можно пренеб-. речь, поскольку она не будет откло-. нять конвективное облачко от его вертикального подъема.

Охлаждение проволоки,а также отклонение от вертикали конвективного облачка зависит главным образом от компоненты,. перпендикулярной к проволоке и облачку.

Если нить установлена под углом в направлению скорости и, ее в основном будет охлаждать (и отклонять облачко) компонента этой скорости и,, которая перпендикулярна к нити, тогда ее величина:

51Пи», а — угол между нитью и направлением скорости потока.

Полагаем, что температура горячего спая прямо пропорциональна величине отклонения конвективного об лачка, т.е. .t ) ю где К вЂ” константа; — температура горячего спая

15 при отсутствии набегающего потока.

Тогда температура горячего спая будет зависеть от угла наклона нити a(в плоскости ХУ по отношению

Щ к скорости потока.

t=t + — Вгк .

Ll о Vi .

Известно, что

Разлагая в ряд и производя преобразования, получим:

О(4)=А(О+u - -y + ) ,а и(— )=Я{0 О+ч += ) . где А . — константа, для температур горячих спаез

Эз д

4 о K Ч

t =t + (u»U "ч».= )

5 о К il

4р Нетрудно полУчить:

f4+ t =2$ + — 2{О+и )

Я компенсируя с помощью электронных схем tz a u, получим величину, про45 порциональную u (выход с первого канала). Осредняя t< + -, получим величину средней скоростй; поскольку u = О

t4 - г даст величину, пропорцио. нальную ч (выход со второго канала).

Величиной „ везде пренебрегаем, поскольку ее воздействие одинаково для обеих нитей, а направление совпадает с направлением об55 лачка, что не приводит к его отклонению от вертикали.

Операции сложения и вычитания производятся с помощью электронных схем (на чертеже не указаны).

60 I

Формула изобретения

Термоанемометр, содержащий ветви накаливаемой нити и две дифферен748247

Г кы/йи

Составитель В.Куприянов

Редактор Е.Зубиетова Техред М. Петко КорректоР

Заказ 4229/31 Тираж 1019 Подписное

ЯНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 циальные .термопары, о т л и ч а ю— ц н и с я тем, что, с целью измерения пульсаций скорости турбулентных потоков ветви накаливаемой нити выполнены V-образной формы и ориентированы в горизонтальной плоскости по вектору средней скорости потока, направленному по биссектрисе угла между ветвями нити, при этом горячие и холодные спаи дифференциальных термопар размецены соответственйо сверху и снизу относительно каждой ветви накаливаемой нити.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

5 1. Авторское свидетельство СССР

9 528507, кл. G О1 Р 5/12, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2396684/18-10, кл. G 01 Р 5/12, 1976 (прототип).