Устройство для определения водности воздуха Советский патент 1987 года по МПК G01N25/56 

Изобретение относится к теплофизи ческим измерениям и может быть использовано для изучения атмосферного воздуха.

Целью изобретения является повышение точности и надежности измерений.

На чертеже изображено устройство для определения водности, общий вид.

Устройство имеет воздухозаборный патрубок 1 с вентилятором 2. В воздуном тракте патрубка перпендикулярно его оси установлен цилиндрический стержень 3 с нагревателем 4. На лобовой обдуваемой поверхности (в зоне торможения потока) стержня 3 размещен тепломер 5 (преобразователь теплового потока). Тепломер 5 торцовой (приемной) поверхностью,ориентирован на поток. Нагреватель 4, запитывае- мый от стабилизатора 6 мощности, установлен на стержне 3. Сигнал тепломера 5 регистрируется измерительным прибором 7.

Устройство работает следующим образом.

Анализируемый воздух забирается в патрубок 1 и прокачивается вентилятором 2 в стабильном постоянном режиме . На стержень 3 подается постоянная мощность W так, чтобы стержень вместе с тепломером 5 был слегка перегрет по отношению к омываемому его воздушному потоку (на 0,5-2 С).

Набегающий на тепломер 5 поток воздуха вступает в теплообмен с его рабочей поверхностью, вызывая сигнал

Л

oi f Д tA,

f &t A

где (s6 - коэффициент теплоотдачи, Вт/м2 C;

площадь поверхности тепломера, м.;

перегрев тепломера. С; коэффициент преобразования, В/Вт.

Если в набегающем воздушном потоке содержится конденсированная вода

р с водностью в (-) , то на приемную

площадку в единицу времени вместе с воздухом попадает вода. G (г/с)

G VfB,

где V скорость воздушного потока, м/с.

Капельки воды входят в теплообмен с поверхностью тепломера 5, отбирая

количество теплоты в единицу времени Q, GCp it VfCput, где Ср - удель- теплоемкость. Соответствующая до- ЭДС на тепломере 5

ная полнительная

Uj Q,A B(VfCputA),

где А - чувствительность тепломера, мВ/мВт.

Сигнал на тепломере пропорционален водности набегающего потока.

Теплообмен, возникающий между площадкой тепломера и водой, намного превышает величину Q, из-за испарения воды на перегретой площадке и сдувания паров набегающим воздухом.

Количество теплоты, дополнительно идущее на испарение Q пропорционально количеству поступающей жидкости (т.е. В) и ut. Причем, если бы испарилась вся жидкость, то BVfi, где i - энтальпия. Однако испаряется не вся вода, часть ее просто сдувается, что можно учесть эмпирическим коэффициентом k 0-1

г

Uj в vf(Cp ut + ki)A.

При этом во всех без исключения случаях, когда водность В О, относительная влажность воздуха близка к 100% и этот параметр, следовательно, влияет на измерение. Таким образом на тепломере 5 генерируется сигнал, пропорциональный водности воздуха. Зависимость показаний от параметра В линейная. Все остальные параметры, входящие в формулу, являются постоянными, зависящими от физико-конструктивных параметров. Эти параметры определяются в процессе градуировки. Стабильность подачи обеспечивается выбором вентилятора 2. При градуировке водность легко регулируется впрыскиванием распылителей известной навески воды.

При измерении водности облаков, в которых содержатся кристаллы льда, устройство может содержать входной дополнительньй нагреватель 8 с ис

точником 9 питания, обеспечивающим

нагрев поступающего воздуха до температуры вьш1е , что гарантирует пребывание всех мельчайших капель в 55 водяной фазе.

Формула изобретения

Устройство для определения водности воздуха, содержащее -воздухозабор- ный патрубок с вентилятором и нагреватель. отличающееся

тем, что, с целью повышения точности и надежности измерений, в воздухо- заборном патрубке перпендикулярно его оси установлен цилиндрический

1363042

стержень, на лобовой обдуваемой по- .верхности которого расположен тепломер, а нагреватель снабжен стабилис- затором мощности и установлен на о

стержне,

Изобретение относится к области теплофизических измерений и может быть использовано для изучения атмосферного воздуха. Целью изобретения является повышение точности и надежности измерений. В воздухозаборном патрубке установлен вентилятор и перпендикулярно оси патрубка по ходу воздуха цилиндрический стержень с тепломером на лобовой части. На стержне же установлен нагрев.атель со стабилизатором мощности. Тепломер снабжен регистратором, по показаниям которого определяется водность воздуха. 1 ил. Q $ (Л