Спосіб визначення швидкості потоку

Спосіб визначення швидкості потоку, оснований на використанні двох датчиків температури, встановлених в потоці, який відрізняється тим, що використовують датчики з однаковими конструктивними розмірами та різними параметрами термічної інерції Ті і Тг за рахунок різної теплоємності гпіСі й ГТІ2С2, причому ГП2С2 = кіітііСі, опитують виходи датчиків, одержують ряди ВІДЛІКІВ температури e ^ t ) і 0 2 ( t ) на виході першого і другого дат Винахід стосується до вимірювальної техніки й призначається для використання в гідрометеорологи для вимірювання швидкості вітру та плину води Він може бути використаний для вимірювання швидкостей потоків газів і рідин в різних галузях Відомий термоанемометрічний спосіб визначення швидкості потоку [1], вибраний прототипом як найближчий до винаходу по сукупності істотних ознак Спосіб полягає утому, що два датчики температури встановлюють в потоці, причому один із датчиків нагрівають відносно середовища на задану різницю температур Виміряють струм нагріву Швидкість потоку визначають по градуїровочній характеристиці від струму нагріву датчика Такі ознаки способу, як використання двох датчиків температури, встановлених в потоці, сходяться з істотними ознаками винаходу Недоліком прототипу є необхідність нагріву одного із датчиків, що веде до значних енергетичних затрат і створює складність при реалізації спо чиків, обчислюють ПОХІДНІ б/ 1 '^) й S 2 ^'(t) цих рядів і швидкість потоку по формулі К-, К t-l -e, t t де кі = ГП2С2/ГП1С1, mi и т г - маси першого і другого датчиків, с-і й С2 - питомі теплоємності матеріалів першого і другого датчиків, к, = ,п-0,4 к ' у ' С ' де n - градуювальний коефіцієнт, S - площа поверхні й d - діаметр кожного датчика, Co - конструктивна константа, параметри середовища потоку X теплопровідність, v - кінематична в'язкість, с питома теплоємкість, у -густина собу В основі винаходу стоїть рішення задачі визначення швидкості потоку, у якому шляхом використання двох пасивних датчиків температури з однаковими конструктивними розмірами, але різними теплоємностями, забезпечується технічний результат, який виражається в спрощенні процедури й технічної реалізації способу Поставлена задача вирішується тим, що в способі визначення швидкості потоку з використанням двох датчиків температури, встановлених в потоці, ВІДПОВІДНО до винаходу використають датчики з однаковими конструктивними розмірами та різними параметрами термічної інерції Ті і Тг за рахунок різної теплоємності т-іСі й ГП2С2, причому Г 2 2 = kirn-lei опитують виходи датчиків, одержуПС ють ряди ВІДЛІКІВ температури 6-i(t) і 62ft) на виході першого і другого датчиків, обчислюють ПОХІДНІ 6i(1|(t) і 62(1|(t) цих рядів і швидкість потоку по формулі О ^ о 49049 vd ft0X01 (7) Re e2(t) де кі =m2C2/miCi, (2) де m-i і Г 2 - маси першого і другого датчиків, сі П и С - питомі теплоємкості матеріалів першого і 2 другого датчиків, де v - кінематична вязкість, v - швидкість газу Реально со =0,2-ьО,93 і п = 0,4-0,6 Можемо записати від виразів (6) та (7) (8) (3) (9) де S - площа поверхні і d - діаметр кожного датчика, со - конструктивна константа, п - градуювальний коефіцієнт і параметри середовища потоку X - теплопровідність, v - кінематична в'язкість, с - питома теплоємкість, у -густина Указаний технічний результат забезпечується за рахунок того, що ВІДМІТНІ ознаки винаходу у сукупності з відомими забезпечують нову властивість - спрощення реалізації через виключення необхідності нагрівання одного із датчиків і відсутності теплового збурення у середовищі потоку У заявленому способі визначення швидкості потоку здійснюється шляхом використання залежності параметра термічної інерції датчика температури від швидкості обтікання потоком Розберемо обґрунтування способу Температура навколишнього середовища 6cp(t) та температура і-го датчика ©,(t) зв'язані рівнянням [3] Щі) Коефіцієнт теплообміну для рідини виражається певною формулою и ft\ t-ДР t L I — Ti(t) •""" І\ЛЇ tT Л ' (11) де с - питома теплоємкість, у - густина, X - теплопровідність рідини, Із (10) та (11) можемо записати с0dfijv°M%*>6f>>4с0'4 (5) (6) де d - діаметр циліндра, X - теплопровідність газу, со і п - табличні параметри, яки залежать від числа Рейнольда С13) Так, для двох датчиків температури з однаковим діаметром і приміщених спільно в потоці коефіцієнти К-1 кж (позначимо К*) будуть збігатися і ми можемо записати (14) S«t) де mi -маса, с, - питома теплоємкість, Q, - теплоємкість, S - площа поверхні датчика, £;(t) - коефіцієнт теплообміну датчика зі середовищем Для датчиків у формі циліндрів в поперечному потоці газу[3] (Ю) де Pr - критерій Прандтля (4) fleTi(t) - параметр теплової інерції, причому D » ТХЛА **• - m J i i P i m " З виразу (5) одержуємо Q Qt V а (t) (15) Sk Якщо виготовляти датчики різної теплоємності такими, щоб Q2 = то (16) 49049 6 а кг - добуток параметрів датчика і середови(17) Ti(t)= ща Sk ПІ! Сі SCa4 1 Ta(t)= (18) fctQiV»(t) Sk (19) T