Термоанемометр Советский патент 1980 года по МПК G01P5/12 

(54) ТЕРМОАНЕМОМЕТР

Изобретение относится к облает ;измерительной техники и может быть использовано для измерения скоросте потоков жидкостей и газов. В настоящее время известны термо анемометры, содержащие корпус, две термопары, и нагреватель 1 . Недостатком этих устройств является невозможность измерения турбулентных характеристик потокЬв малых скоростей и высоких интенсивностей тур булентности. Ближайшим по технической сущност является термоанемометр, содержащий ветви накаливаемой нити и две дифференциальные термопары 2. Недостатком этого устройства является невозможность измерения пульсаций скорости турбулентных потоков, Целью изобретения является устра нение указанного недостатка. Цель достигается тем, что ветви накаливаемой нити выполнены У-образ ной формы и ориентированы.в горизон тальной плоскости по вектору средней скорости потока, направленному по биссектрисе угла между ветвями нити, при этом горячие и холодные .спаи дифференциальных термопар размещены соответственно сверху и снизу относительно каждой ветви накаливаемой нити. На чертеже показана принципиальная схема термоанемометра. Термоанемометр содержит накаливаемую нить 1, укрепленную на держателях 2, которые, в свою очередь, закреплены в корпусе 3. Накаливаемая нить 1 выполнена.изогнутой V-образной формы в плане, ветви которой образуют между собой угол Р от 20 до 160. Над- каждой из ветвей накаливаемой нити расположены горячие спаи 4 и 5 двух дифференциальных термопар, холодные спаи 6 и 7 которых размещены под каждой из ветвей накаливаемой нити 1. Накаливаемая нить установлена в горизонтальной плоскости по вектору средней скорости и потока, проходящего через биссектрису угла Ч, образованного ветвями накаливаемой нити 1,. причем обе ветви накаливаемрй нити лежат в одной плоскости XY. Термоанемометр работает следуюг щим образом. Накаливаемую нить 1 подключают к источнику питания, который должен Обеспечивать постоянную температуру нити прилюбой скорости потока, воз действующего на нее. Над разогретой потоком.нитью поднимается вертикально вверх конвективный поток, воздействующий на горячие спаи 4 и 5 дифференциальных термопар, холодные спаи б и 7 которых служат для компенсации температуры набегающего потока и лучистой составлякяяёй от- накаливаемой нити 1 На выходе каждой из дифференциальных термопар (1-й и 2-й каналы) появляется сигнал, соответствующий нулевой скорости набегающего потока При внесении ермойнемометра в поток с мгновенной скоростью и,гц и +. ли, где О - средняя скорость потока (м/с). Ли - пульсационная составляющая скорости (м/с), на под нимающиеся от нити конвективные потоки будут.воздействовать составляю щие , перпендикулярные каждой из плоскостей двугранного угла, образованного конвективными потоками от нити.. . : Конвективные потоки будут сду ваться с горячих спаев термопар с частотой, равной частоте пульсаций скорости потока, поскольку слабое конвективное облачко, как объект регулирования, инерцией практически не обладает. . Размещение нити в плоскости XY прямоугольной системы координат дае возможность измерить среднюю скорос потока Q и пульсации скорости потока и , v , направленные соответстве но по осям X и Y. Причем пульсация v ортогональна средней скорости и пульсации скорости и вдоль оси X. Указанное расположение ветвей нити позволяет также определить корреляции средней скорости и с каждой пульсационной составляющей скорости Для определенности угол между ни тями, а также между конвективными потоками, поднимающимися от них вер тикально вверх и образующих двугранных угол, будет для одной из них Ф : относительно оси X и средн1ей скорости и, а для другой Р х -| Тогда на каждую из плоскостей двугранного угла, образованного кон вективными потоками от нити, будут воздействовать и, и , v, w. Последней пульсацией скорости (в направлении оси Z) w можно пренебречь , поскольку она не будет отклонять конвективное облачко от et-o вертикального подъема. Okлa дeниe проволоки,а также отклонение от вертикали конвективного облачказависит главным образом от компоненты,. перпендикулярной к проволоке и облачку. Если нить установлена под углом к направлению скорости и, ее в основндм будет охлаждать (и отклонять блачко) компонента этой скорости и, , которая перпендикулярна к нити, тога ее величина: U, usincX, - угол между нитью и направлением скорости потока. Полагаем, что температура горячео спая прямо пропорциональна велиине отклонения конвективного обачка, т.е. U, к (t - to) , де К - константа;. . t - температура горячего спая при отсутствии набегающего потока. . . Тогда температура горячего спая удет зависеть от угла наклона ити c в плоскости XY по отношению скорости потока. -sirMi Известно, что (u ujsir -- Sin A-vcoS Aj Разлагая в ряд и производя преобразования, получим: u((G u-vVf V u(f)A{0 uwu: ; где А .- конйтанта,. для температур горячих спаеэ t.Vf(.g t5-VF() Йетрудно получить: 2vf2( компенсируя с помощью электронных схем и и, получим величину, пропорциональную и (выходе первого канала). Осредняя t + Ц, получим величину средней скорости; поскольку и о t4 - t5 даст величину, пропорциональную v (выход со второго канала) Величиной -J- пренебрегаем, поскольку ее воздействие одинаково для обеих нитей, а направление совпадает с направлением облачка, что не приводит к его отклонению от вертикали. Операций сложения ивычитания производятся с. помощью злектронных схем (на чертеже не указаны) Формула изобретения Термоанемометр, содержащий ветви накаливаемой нити и две дифференциальные термопары, отличающ и и с я тем, что, с целью измерения пульсаций скорости турбулентных потоков ветви накаливаемой нити выполнены V-обраэной формы и ориентированы в горизонтальной плоскости по вектору средней скорости потока, направленному по биссектрисе угла между ветвями нити, при этом горячие и холодные спаи дифференциальных

термопар размещены соответственйо сверху и снизу относительно каждой ветви накаливаемой нити.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2 кат