Інтегральний термоанемометр для вимірювання середньої температури і витрати повітря в каналах, на виходах анемостатів і в вентиляційних решітках

Автори

О. С. Цаканян, Інститут проблем машинобудування ім. А. М. Підгорного НАН України (61046, Україна, м. Харків, вул. Пожарського, 2/10), e-mail: tsakoleg@rambler.ru, ORCID: 0000-0002-1077-9818

С. В. Кошель, Інститут проблем машинобудування ім. А. М. Підгорного НАН України (61046, Україна, м. Харків, вул. Пожарського, 2/10), e-mail: koshel@nas.gov.ua, ORCID: 0000-0003-3603-0909

Анотація

Під час створення систем вентиляції важливо правильно розрахувати обсяги припливу і відпливу повітря. Якщо під час розрахунку допущена помилка або потрібен перерозподіл потоків повітря, без вимірювань не обійтися. Існуючі способи визначення витрати повітря за допомогою точкових вимірювань в перерізі трудомісткі і вимагають значних витрат часу, а зняття показань в різні моменти часу привносить в результат значну похибку. В Інституті проблем машинобудування ім. А. М. Підгорного НАН України розроблений термоанемометр нової конструкції, використання якого значно спрощує вимірювальний процес. Він дозволяє проводити вимірювання середніх значень температури і швидкості (витрати) повітря в перерізі повітропроводів або на входах і виходах решіток і анемостатів. Прилад може використовуватися в режимі реального часу для контролю і керування витратою і температурою повітря в системах вентиляції. Зонд термоанемометра включає порожнистий каркас з направляючими, на які укладено чутливий елемент. Принцип роботи приладу полягає в зміні коефіцієнта тепловіддачі за різної швидкості натікання повітря. Попередньо в лабораторних умовах проводиться градуювання термоанемометра за різних швидкостей. Отримано градуйовану залежність, яка може використовуватися під час вимірювань витрати повітря на входах і виходах повітророзподільних пристроїв і безпосередньо в повітроводах. Для підвищення точності вимірювань необхідно забезпечити кут натікання повітряного потоку на зонд термоанемометра, що дорівнює 90°. Для цього використовуються спеціальні повітрозбірники і випрямлячі повітряного потоку.

Ключові слова: термоанемометр, вимірювання, чутливий елемент.

Література

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.

Надійшла до редакції 07 травня 2020 р.