Pomiary strumienia objętości przepływu w aspekcie dynamiki anemometrycznych czujników pomiarowych

• Autorzy: Janus J. , Krawczyk J. , Kruczkowski J.

Warianty tytułu

EN

Measurements of the volumetric flow rate in the context of dynamic behaviour of anemometric sensors

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Prowadzono badania porównawcze anemometrów skrzydełkowych oraz dwóch rodzajów czujników termoanemometrycznych do pomiaru wektora prędkości; drutowych i z termistorami PT100. Pomiary realizowano w tunelu aerodynamicznym i wyrobiskach kopalni – chodniku i kanale ściany. W warunkach laboratoryjnych było możliwe wzorcowanie czujników bezpośrednio przed i po porównaniach. Daje to podstawę do ilościowych porównań. W warunkach kopalnianych nie było możliwości wzorcowania czujników, co zwiększało niepewność pomiaru termoanemometrami, które cechuje znaczna wrażliwość wskazań na warunki środowiskowe. Rejestracje stanów przejściowych ukazały znaną z literatury wolniejszą reakcję anemometrów skrzydełkowych na spadek prędkości niż na jej wzrost. Pomiary laboratoryjne nie wykazały jednak znaczącej tendencji anemometrów skrzydełkowych do zawyżania wskazań wskutek fluktuacji prędkości. Pomiary w kopalni dostarczyły informacji o poziomie fluktuacji przepływu, co pozwala na przybliżone oszacowanie składowej niepewności pomiaru związanej z fluktuacjami przepływu. Przeprowadzono walidację systemu wielopunktowego pomiaru pola prędkości, umożliwiającego wyznaczanie strumienia objętości przepływającego powietrza. System został zamontowany w komorze tunelu aerodynamicznego, a następnie porównano wyniki pomiarów odnosząc je do wielkości strumienia przepływającego przez komorę pomiarową tunelu. Czujniki systemu były zlokalizowane w bliskiej odległości do prostownicy strumienia znajdującej się na wlocie do tunelu, a więc w obszarze w którym można spodziewać się występowania fluktuacji powietrza. W celu uzyskania nowych możliwości badań w środowisku kopalni głębinowej, skonstruowany został czujnik termoanemometryczny wykorzystujący równoległe elementy PT100, umożliwiający pomiar wektora prędkości w płaszczyźnie.

EN

Comparative analyses was performed of vane anemometers and two types of wire sensors intended for measurements of velocity vectors: a hot- wire anemometer and that comprising thermistores PT100. Measurements were implemented inside a wind tunnel, in the mine heading and in the face region. Sensors in laboratory conditions were calibrated prior to and after the comparative tests, thus enabling the quantitative comparison. In the mines such calibration procedure was not possible, which further enhanced the uncertainty involved in hot-wire measurements as the hot-wire sensors are most sensitive to ambience conditions. Recordings of transients revealed a phenomenon already reported in literature, i.e. the slower response of vane anemometers to velocity decrease than increase. Laboratory tests, however, did not reveal major tendency of the vane anemometers’ readings to become too high due to velocity fluctuations. Measurements taken in the mine provided data on the level of flow fluctuations, enabling us to estimate the uncertainty component associated with flow fluctuations. The system implementing multi-point measurement of velocity fields was subjected to the validation procedure. The system, which allows for finding the volumetric flow rates of passing air, is mounted in the test chamber inside the wind tunnel. The measurement data were then compared by relating them to airflow rates in the test chamber. Sensors making up the system were located at a close distance to the straightening vane installed at the inlet to the wind tunnel, in the region where it is reasonable to expect airfl ow fluctuations. To facilitate the testing in the mine conditions, a hot-wire sensor was engineered utilising parallel elements PT100, to enable the measurements of velocity vectors in that plane.

Słowa kluczowe

PL

fluktuacje prędkości powietrza; anemometr skrzydełkowy; termoanemometr; wielopunktowy pomiar pola prędkości powietrza; strumień objętości; wentylacja kopalń

EN

velocity fluctuations; vane anemometer; hot-wire anemometer; multi-point measurements of velocity fields of airflow; volumetric flow rate; mine ventilation

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 12, no. 1-4
• Strony: 149--167
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., rys.

Twórcy

autor

Janus J.

• Instytut Mechaniki Górotworu PAN, ul. Reymonta 27; 30-059 Kraków

autor

Krawczyk J.

• Instytut Mechaniki Górotworu PAN, ul. Reymonta 27; 30-059 Kraków

autor

Kruczkowski J.

• Instytut Mechaniki Górotworu PAN, ul. Reymonta 27; 30-059 Kraków

Bibliografia

• 1. Chmiel W., Krach A., 2003: Badania porównawcze małych prędkości w tunelu aerodynamicznym w systemie potwierdzenia metrologicznego, Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN, Tom 5, nr 2. Kraków.
• 2. Chmiel W., Kruczkowski J., 2005: Badanie wpływu zaburzeń profilu prędkości powietrza na pomiary wykonywane anemometrami stacjonarnymi różnych typów, Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN, Tom 7, nr 1-2. Kraków.
• 3. Krach A., Krawczyk J., Kruczkowski J., Pałka T., 2006: Zmienność pola prędkości i strumienia objętości powietrza w wyrobiskach kopalń głębinowych Arch. Min. Sci., Monografi a, Nr 1.
• 8. Kruczkowski J., 1999: Wpływ własności dynamicznych czujnika anemometru skrzydełkowego na dokładność pomiaru prędkości powietrza wyrobisku kopalnianym. Praca doktorska. IMG PAN.
• 5. Ligęza P., Poleszczyk E., Skotniczny P., 2009: Hot wire anemometric measurement systems in mining applications, Arch. Min. Sci., Monograph, No. 6, P. 92.
• 6. Socha K., 2009: Termoanemometryczna metoda wyznaczania modułów składowych oraz zwrotu wektora prędkości w dwuwymiarowych przepływach gazu, Arch, Min. Sci., Seria: Monografi a, Nr 5.
• 7. Wasilewski S., 1996: Badania przepływu powietrza w kopalni, Arch. Min. Sci., vol. 41, No 4, p. 411-438.