skanuj (39)
Laboratorium Zintegrowane (Automatyka i Robotyka)
Ćw.10
Pomiary prędkości lokalnej chwilowej przy pomocy terinoanemometru
Cel ćwiczenia: zapoznanie się z techniką pomiaru prędkości przepływu gazu przy użyciu sondy termoanemometrycznej; wzorcowanie sondy; charakterystyki sondy; pomiary w turbulencji.
Sonda dwuwłóknowa (krzyżowa), programy wzorcowania i analizy sygnału.
Rozdziali,Sonda termganemometru z prostym włóknem.
1.1. Podstawy teoretyczne.
Problematykę pomiaru prędkości przepływu na drodze wykorzystania procesów wymiany ciepła miedzy przewodem elektrycznym podgrzewanym elektrycznie i przepływającym płynem przedstawił w 1914 roku L.V. King.
Zasada działania jest następująca: w przepływie płynu umieszczony jest cienki przewód (włókno wolframowe o średnicy kilku mikrometrów) o znanej oporności R„. Włókno jest grzane prądem elektrycznym I do temperatury Tw wyższej niż temperatura płynu Tp i chłodzone przez omywający płyn. W tej temperaturze oporność włókna rośnie do Rw. Intensywność chłodzenia wlóknR zależy od prędkości opływu. W warunkach równowagi termicznej, moc elektryczna P potrzebna do utrzymania temp. Tw jest równa ilości ciepła Q dyssypowanej w przepływie w jednostce czasu. Miarą prędkości przepływu płynu jest spadek napięcia E„ = 1 R„. na sondzie, wywołany zmianą oporności Rw włókna (przy zasilaniu stałym prądem) albo zmianą płynącego prądu I (przy zachowaniu stałej temperatury i oporności włókna).
Moc cieplna odbierana z grzanego elektrycznie włókna zależy od:
1. prędkości płynu
2. orientacji wektora prędkości względem włókna
3. różnicy temperatur młędzy włóknem a płynem,
4. własności fizycznych włókna (współczynnika przejmowania ciepła)
5. własności fizycznych płynu (współczynnik przenikałności cieplnej, współczynnik lepkości)
Odbiór ciepła może następować czterema drogami:
1. poprzez przewodzenie
2. poprzez promieniowanie
3. poprzez konwekcję naturalną
4. poprzez konwekcję wymuszoną. #
Wielkość przewodzenia zalety od konstrukcji sondy (włókno i jego zamocowanie), jest prawie stała w czasie i ma małe wartości. Wielkość promieniowania przy temperaturze włókna niższej od 300°C jest pomijalnie mała. Konwekcja swobodna ma znaczenie przy bardzo małych prędkościach opływu (<0.2 m/s). Konwekcja wymuszona jest tutaj zjawiskiem dominującym.
Proces wymiany ciepła na włóknie sondy jest charakteryzowany przez liczbę Nusseita Nu = a d/k
(gdzie cx - współczynnik przejmowania ciepła, d - średnica włókna, X - współcz. przewodności cieplnąj płynu). Wartość tej liczby zależy od szeregu liczb podobieństwa i parametrów bezwymiarowych:
Nu » f ( Re, Ma, KN, T/T„ Qr, Pr, UD, 4>) (1)
gdzie:
Re = Ud/v jest liczbą Reynoldsa 1 zawiera się w niej prędkość opływu włókna U Ma - liczba Macha - wyraża wpływ ściśliwości
Kn - liczba Knućlsena - ujmuje wpływ drogi swobodnej cząsteczki w ruchu molekularnym na wymianę ciepła; ta liczba nabiera znaczenia przy bardzo wysokich rozrzedzeniach gazu Tw/Tp - stosunek temp. włókna Tw do temp. płynu Tp
Gr - liczba Grashofa ujmuje wpływ wyporności- zmian gęstości płynu w wyniku nagrzania -na wymianę ciepła; ma znaczenie tylko przy konwekcji naturalnej,
Pr = Cp p v/k - liczba Prandtla zapisująca cechy fizyczne piynu: ciepło właściwe, gęstość, lepkość, przewodność cieplną
L/d - stosunek długości L i średnicy d włókna - kąt nachylenia wektora prędkości opływu względem włókna przy czym użyto oznaczenia:
Cp - ciepło właściwe piynu Tw - temp. włókna Tp - temp. płynu
U - prędkość płynu względem włókna
a - współczynnik przejmowania ciepła wynikający ze wzoru Newtona Q 3 a (Tw - Tp)
- współcz. lepkości kinematycznej płynu p - gęstość płynu
Wymianę ciepła przy konwekcji wymuszanej opisuje empiryczna zależność znana jako prawo Kramersa:
Nu = 0.42 Pr0,J + 0,57 Pr0,33 Re0 J0 która stosuje się w szerokim zakresie liczb Reynoldsa;
(2)
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
SprawozdanieAGH Laboratorium Problemowe, Automatyka i Robotyka, I rok studiów
skanuj0060 (39) 6. Wartości przyrodnicze Polski - stan, zagrożenia i ochrona 270 w lokalnych, płytki
IMAG0780 39 Laboratorium z podstaw badań ultradźwiękowych Rys. 7.11. Powstawania ach transformowanyc
skanuj0013 Przygotowanie pH-metru i pomiar pH: pH-metr jest potencjometrem mierzącym przy pomocy spe
Ćw.4 Dokumenty HTML, style CSS_ Przy pomocy języka znaczników opisać można strukturę witryny
cw 2 automatyka Wydział: Kierunek: BMiZ Zi)P LABORATORIUM Z PODSTAW AUTOMATYKI Data ćwiczenia: 25.1
skanuj0003 ĆWICZENIE LABORATORYJNE Z AUTOMATYZACJI W INŻYNIERII ŚRODOWISKA ZT. „ C
INSTYTUT AUTOMATYKI i ROBOTYKI WYDZIAŁ MECHATRONIKI PODSTAWY AUTOMATYKI - laboratoriumĆwiczenie
więcej podobnych podstron