Termisk flowmåler

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 25. februar 2021; verifikation kræver 1 redigering .

En termisk flowmåler er en flowmåler , der bruger effekten af varmeoverførsel fra et opvarmet legeme af et bevægeligt medium til at måle strømningshastigheden af en væske eller gas .

Der er kalorimetriske og hot -wire målere.

Kalorimetriske flowmålere

I kalorimetriske flowmålere opvarmes eller afkøles flowet af en ekstern varmekilde, hvilket skaber en temperaturforskel i flowet, hvorved flowet bestemmes.

Hvis vi negligerer varmetabet fra strømmen gennem rørledningens vægge til miljøet, så har varmebalanceligningen mellem den varme, der genereres af varmeren og den varme, der overføres til strømmen, formen:

q_{t}=k_{0}Q_{M}c_{p}\Delta T,

hvor er en korrektionsfaktor for ujævn temperaturfordeling over rørledningens tværsnit; $k_{0}$

Q_{M}

— massestrøm i strømmen;

c_p

- specifik varmekapacitet (for gas - ved konstant tryk);

{\displaystyle \Delta T=T_{2}-T_{1))

— temperaturforskel mellem følerne ( og — fremløbstemperaturer før og efter varmelegemet).

T_{1}

T_{2}

Varme tilføres normalt til flowet i kalorimetriske flowmålere af elektriske varmelegemer, for hvilke

q_{t}=0.24I^{2}R,

hvor I er strømmen gennem varmeelementet;

R er varmelegemets elektriske modstand .

Baseret på disse ligninger vil den statiske konverteringskarakteristik, som relaterer temperaturforskellen på tværs af sensorerne til massestrømmen, antage formen:

Q_{M}={\frac {0.24I^{2}R}{k_{0}c_{p}\Delta T)).

Hot-wire målere

Princippet om drift af et termometrisk anemometer er forbundet med brugen af konvektionsvarmeoverførsel af et bevægeligt medium fra en opvarmet overflade. Følelseselementet i et sådant vindmåler er en opvarmet ledning eller overflade, normalt platin eller wolfram . Opvarmningen af elementet udføres normalt af en jævnstrøm , der passerer gennem det, mens en konstant temperatur af elementet opretholdes. Nogle gange kan du finde design med indirekte opvarmning af måletråden. For at bestemme strømningshastigheden måler enheden konvektionsvarmeoverførslen fra tråden, som er en funktion af hastigheden af mediet, der omgiver elementet.

Typisk har ledningen til industrielle hot-wire anemometre til målinger i gasstrømme en diameter på 4-10 mikron og en længde på 1 mm. Et andet design er et overfladefølende element foret med varmebestandigt spraybelagt glas eller platinfolie .

Varmebalanceligningen på varmelegemet kan skrives som:

I^{2}R_{W}=hA_{W}\Delta T,

hvor

jeg

- styrken af den elektriske strøm, der passerer gennem varmeelementet;

R_{W}

er varmeelementets elektriske modstand;

h

er varmeoverførselskoefficienten for varmeelementet;

A_{W}

er varmelegemets overfladeareal vasket af det bevægelige medium;

{\displaystyle \Delta T=T_{1}-T_{2))

er temperaturforskellen mellem varmelegemet og mediet.

Da varmerens modstand afhænger af temperaturen $R_{W}$

R_{W}=R_{c}[1+\alpha (T_{1}-T_{1}^{c})],

hvor

\alfa

— Temperaturkoefficient for elektrisk modstand ;

R_{c}

er den elektriske modstandsværdi ved kalibreringstemperaturen;

{\displaystyle T_{1}^{c))

er kalibreringstemperaturen.

Varmeoverførselskoefficienten h er en funktion af strømningshastigheden V og kan beskrives ved en empirisk sammenhæng:

h=a+bV^{c},

hvor: a, b, c er konstanter bestemt under sensorkalibrering ( c = 0,5 ). Ud fra de skrevne ligninger er det muligt at bestemme flowhastigheden og dermed flowhastigheden:

V=\left(\left[{\frac {I^{2}R_{c}[1+\alpha (T_{1}-T_{1}^{c})]}{A_{W }\Delta T}}-a\right]/b\right)^{\frac {1}{c}}

Fordelene ved hot-wire-målemetoden omfatter høj følsomhed, høj hastighed og enkel design. Ulemper: pålidelig drift er kun mulig i rene strømme med uændrede termiske egenskaber og behovet for at rense elementet fra forurening.

Se også

Marker flowmålere

Litteratur

Pistun E. P., Lesovoy L.V. Normation af vitratomi i en trykændring. - Lviv: Institut for Energirevision og Energidesign, 2006. - 576 s. ISBN 966-553-541-2
A. K. Babіchenko, V. I. Toshinsky et al. Promislovi zasobi automatisering. Del 1. Vimiryuvalni prystoy. - H. Romi LLC, 2001.