Интегральный термоанемометр для измерения средней температуры и расхода воздуха в каналах, на выходах анемостатов и в вентиляционных решётках

image_print
DOI https://doi.org/10.15407/pmach2020.04.014
Журнал Проблемы машиностроения
Издатель Институт проблем машиностроения им. А.Н. Подгорного Национальной академии наук Украины
ISSN 2709-2984 (print), 2709-2992 (online)
Выпуск Том 23, № 4, 2020 (декабрь)
Страницы 14–21

 

Авторы

О. С. Цаканян, Институт проблем машиностроения им. А. Н. Подгорного НАН Украины (61046, Украина, г. Харьков, ул. Пожарского, 2/10), e-mail: tsakoleg@rambler.ru, ORCID: 0000-0002-1077-9818

С. В. Кошель, Институт проблем машиностроения им. А. Н. Подгорного НАН Украины (61046, Украина, г. Харьков, ул. Пожарского, 2/10), e-mail: koshel@nas.gov.ua, ORCID: 0000-0003-3603-0909

 

Аннотация

При создании систем вентиляции важно правильно рассчитать объемы притока и оттока воздуха. Если при расчете допущена ошибка или требуется перераспределение потоков воздуха, без измерений не обойтись. Существующие способы определения расхода воздуха с помощью точечных измерений в сечении трудоемки и требуют значительных временных затрат, а снятие показаний в различные моменты времени привносит в результат значительную погрешность. В Институте проблем машиностроения им. А. Н. Подгорного НАН Украины разработан термоанемометр новой конструкции, использование которого значительно упрощает измерительный процесс. Он позволяет проводить измерения средних значений температуры и скорости (расхода) воздуха в сечении воздуховодов или на входах и выходах решеток и анемостатов. Прибор может использоваться в режиме реального времени для контроля и управления расходом и температурой воздуха в системах вентиляции. Зонд термоанемометра представляет собой металлическую обечайку с направляющими, на которые уложен чувствительный элемент. Принцип работы прибора заключается в изменении коэффициента теплоотдачи при различной скорости натекания воздуха. Предварительно в лабораторных условиях проводится градуировка термоанемометра при различных скоростях. Получена градуировочная зависимость, которая может использоваться при измерениях расхода воздуха на входах и выходах воздухораспределительных устройств и непосредственно в воздуховодах. Для повышения точности измерений необходимо обеспечить угол натекания воздушного потока на зонд термоанемометра, равный 90°. Для этого используются специальные воздухосборники и выпрямители воздушного потока.

 

Ключевые слова: термоанемометр, измерения, чувствительный элемент.

 

Полный текст: загрузить PDF

 

Литература

  1. O’Sullivan J., Ferrua M., Love R., Verboven P., Nicolaï B., East A. Airflow measurement techniques for the improvement of forced-air cooling, refrigeration and drying operations. J. Food Eng. 2014. Vol. 143. P. 90–101. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2014.06.041.
  2. Ower E., Pankhurst R. C. The Measurement of Air Flow. United Kingdom, Oxford: Pergamon, 2014. 384 p.
  3. Ikeya Y., Örlü R., Fukagata K., Alfredsson P. H. Towards a theoretical model of heat transfer for hot-wire anemometry close to solid walls. Intern. J. Heat and Fluid Flow. 2017. Vol. 68. P. 248–256. https://doi.org/10.1016/j.ijheatfluidflow.2017.09.002.
  4. Saremi S., Alyari A., Feili D., Seidel H. A MEMS-based hot-film thermal anemometer with wide dynamic measurement range. Proc. IEEE Conf. on Sensors (SENSORS’2014). Valencia, Spain. 2–5 November 2014. P. 420–423. https://doi.org/10.1109/ICSENS.2014.6985024.
  5. Burgess W. A., Ellenbecker M. J., Treitman R. D. Airflow measurement techniques. Ventilation for control of the work Environment. USA, New Jersey, Hoboken: Wiley-Interscience, 2004. 440 p. https://doi.org/10.1002/0471667056.ch3.
  6. Manshadi M. D., Esfeh M. K. A new approach about heat transfer of hot-wire anemometer. Appl. Mech. and Materials. 2012. Vol. 232. P. 747–751. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMM.232.747.
  7. Örlü R., Vinuesa R. Thermal anemometry. In book: Discetti S., Ianiro A. (eds.) Experimental Aerodynamics. USA, Florida: CRC Press, 2017. P. 257–304. https://doi.org/10.1201/9781315371733-12.
  8. Таратыркин К. Е., Черноиванов Д. В. Оценка точности определения расхода воздуха в системах вентиляции при их паспортизации. Вентиляция, отопление, кондиционирование воздуха, теплоснабжение и строительная теплофизика (АВОК). 2017. № 3. С. 54–59.
  9. Care I., Arenas M. On the impact of anemometer size on the velocity field in a closed wind tunnel. Flow Measurement and Instrumentation. 2015. Vol. 44. P. 2–10. https://doi.org/10.1016/j.flowmeasinst.2014.11.007.
  10. Foss J. F., Peabody J. A., Norconk M. J., Lawrenz A. R. Ambient temperature and free stream turbulence effects on the thermal transient anemometer. Meas. Sci. Technol. 2006. Vol. 17. No. 9. P. 2519–2526. https://doi.org/10.1088/0957-0233/17/9/020.
  11. Цаканян О. С., Кошель С. В. Исследование теплоотдачи и аэродинамического сопротивления проволочных конструкций теплообменных поверхностей. Ч. 1. Спиральные и решетчатые поверхности теплообмена. Пробл. машиностроения. 2005. Т. 8. № 3. С. 22–29.
  12. Цаканян О. С., Кошель С. В. Теплообмен спирально-тороидальных поверхностей при переменных углах атаки потока. Пробл. машиностроения. 2008. Т. 11. № 2. С. 24–31.

 

Поступила в редакцию 07 мая 2020 г.