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

Авторы

  • Oleh S. Tsakanian Институт проблем машиностроения им. А. Н. Подгорного НАН Украины (61046, Украина, г. Харьков, ул. Пожарского, 2/10), Ukraine https://orcid.org/0000-0002-1077-9818
  • Serhii V. Koshel Институт проблем машиностроения им. А. Н. Подгорного НАН Украины (61046, Украина, г. Харьков, ул. Пожарского, 2/10), Ukraine https://orcid.org/0000-0003-3603-0909

Ключевые слова:

термоанемометр, измерения, чувствительный элемент

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.

Биографии авторов

Oleh S. Tsakanian, Институт проблем машиностроения им. А. Н. Подгорного НАН Украины (61046, Украина, г. Харьков, ул. Пожарского, 2/10)

Кандидат технических наук

Serhii V. Koshel, Институт проблем машиностроения им. А. Н. Подгорного НАН Украины (61046, Украина, г. Харьков, ул. Пожарского, 2/10)

Кандидат технических наук

Библиографические ссылки

O'Sullivan, J., Ferrua, M., Love, R., Verboven, P., Nicolaï, B., & East, A. (2014). Airflow measurement techniques for the improvement of forced-air cooling, refrigeration and drying operations. Journal of Food Engineering, vol. 143, pp. 90–101. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2014.06.041.

Ower, E. & Pankhurst, R. C. (2014). The Measurement of Air Flow. United Kingdom, Oxford: Pergamon, 384 p.

Ikeya, Y., Örlü, R., Fukagata, K., Alfredsson, P. H. (2017). Towards a theoretical model of heat transfer for hot-wire anemometry close to solid walls. International Journal of Heat and Fluid Flow, vol. 68, pp. 248–256. https://doi.org/10.1016/j.ijheatfluidflow.2017.09.002.

Saremi, S., Alyari, A., Feili, D., & Seidel, H. (2014). A MEMS-based hot-film thermal anemometer with wide dynamic measurement range. Proceedings IEEE Conferences on Sensors (SENSORS’2014). Valencia, Spain, 2–5 November 2014, pp. 420–423. https://doi.org/10.1109/ICSENS.2014.6985024.

Burgess, W. A., Ellenbecker, M. J., & Treitman, R. D. (2004). Airflow measurement techniques. Ventilation for control of the work Environment. USA, New Jersey, Hoboken: Wiley-Interscience, 440 p. https://doi.org/10.1002/0471667056.ch3.

Manshadi, M. D. & Esfeh, M. K. (2012). A new approach about heat transfer of hot-wire anemometer. Applied Mechanics and Materials, vol. 232, pp. 747–751. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMM.232.747.

Örlü, R. & Vinuesa, R. (2017). Thermal anemometry. In: Discetti S., Ianiro A. (eds.) Experimental Aerodynamics. USA, Florida: CRC Press, pp. 257–304. https://doi.org/10.1201/9781315371733-12.

Taratyrkin, K. Ye. & Chernoivanov, D. V. (2017). Otsenka tochnosti opredeleniya raskhoda vozdukha v sistemakh ventilyatsii pri ikh pasportizatsii [Evaluation of the accuracy of determining the air flow rate in ventilation systems during their certification]. Ventilyatsiya, otopleniye, konditsionirovaniye vozdukha, teplosnabzheniye i stroitelnaya teplofizika – Ventilation, Heating, Air Conditioning, Heat Supply and Building Thermal Physics, no. 3, pp. 54–59 (in Russian).

Care, I. & Arenas, M. (2015). On the impact of anemometer size on the velocity field in a closed wind tunnel. Flow Measurement and Instrumentation, vol. 44, pp. 2–10. https://doi.org/10.1016/j.flowmeasinst.2014.11.007.

Foss, J. F., Peabody, J. A., Norconk, M. J., & Lawrenz, A. R. (2006). Ambient temperature and free stream turbulence effects on the thermal transient anemometer. Measurement Science and Technology, vol. 17, no. 9, pp. 2519–2526. https://doi.org/10.1088/0957-0233/17/9/020.

Tsakanyan, O. S. & Koshel, S. V. (2005). Issledovaniye teplootdachi i aerodinamicheskogo soprotivleniya provolochnykh konstruktsiy teploobmennykh poverkhnostey. Chast 1. Spiralnyye i reshetchatyye poverkhnosti teploobmena [Research of heat transfer and aerodynamic resistance of wire structures of heat exchange surfaces. Part 1. Spiral and lattice heat transfer surfaces]. Problemy mashinostroyeniya – Journal of Mechanical Engineering, vol. 8, no. 3, pp. 22–29 (in Russian).

Tsakanyan, O. S. & Koshel, S. V. (2008). Teploobmen spiralno-toroidalnykh poverkhnostey pri peremennykh uglakh ataki potoka [Heat transfer of spiral-toroidal surfaces at variable angles of attack of the flow]. Problemy mashinostroyeniya – Journal of Mechanical Engineering, vol. 11, no. 2, pp. 24–31 (in Russian).

Загрузки

Опубликован

2021-01-10

Выпуск

Том 23 № 4 (2020)

Раздел

Аэрогидродинамика и тепломассообмен

Лицензия

Copyright (c) 2021 Oleh S. Tsakanian, Serhii V. Koshel

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NoDerivatives» («Атрибуция — Без производных произведений») 4.0 Всемирная.

Авторы, публикующиеся в этом  журнале, соглашаются со следующими условиями:

  • Авторы оставляют за собой право на авторство своей работы и передают журналу право первой публикации этой работы на условиях лицензионного  договора (соглашения).
  • Авторы имеют право заключать самостоятельно дополнительные договора (соглашения) о неэксклюзивном распространении работы в том виде, в котором она была опубликована этим журналом (например, размещать работу в электронном хранилище учреждения или публиковать в составе монографии), при условии сохранения ссылки на первую публикацию работы в этом журнале.
  • Политика журнала позволяет размещение авторами в сети Интернет (например, в хранилищах учреждения или на персональных веб-сайтах) рукописи работы, как до подачи этой рукописи в редакцию, так и во время ее редакционной обработки, поскольку это способствует возникновению продуктивной научной дискуссии и позитивно отражается на оперативности и динамике цитирования опубликованной работы (см. The Effect of Open Access).