Integrated hot-wire probes for measuring gas flow parameters in mining conditions

• Autorzy: Ligęza P. , Poleszczyk E.

Warianty tytułu

PL

Termoanemometryczne sondy zintegrowane do pomiaru parametrów przepływu gazu w warunkach kopalnianych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The study outlines the main design objectives, conceptual design and structure of a hot-wire probe intended for multi-point simultaneous measurements oftemperature field and gas flow velocity in specific conditions (in industry or in mining). The probe matrix and the data acquisition system can be employed in portable measurement systems. The probe structure is outlined and implementations of variOIl.$ probe options are investigated. These options enable the measurements of temperature, flow velocity and detection of the flow velocity vector as well as measurements of fast -changing flows. Potential applications of the probe are explored. Voltage-velocity characteristics U(v) were collected for probes complete with a sensitive element in the form of a thin platinum-ceramic sensor and for probes for fast-changing flow measurements, equipped with thin metallic hot wire (tungsten wire 5 IJlIl in diameter). Angular characteristics were obtained in order to optirnise the design of a housing that protects the sensitive element. Double measuring heads are also devised, in which two parallel minute platinum-ceramic sensor enable the detection of the flow velocity vector direction. These laboratory tests mark a preliminary stage of the whole research program. In the next stage measurements will be taken in the mining conditions. The designed measuring system shall be applied to verification of numerical flow simulation in a mining excavation.

PL

W pracy przedstawiono założenia, koncepcję i konstrukcję sondy termoanemometrycznej do wielopunktowych, współczasowych pomiarów pól temperatury i prędkości przepływu gazu w warunkach specjalnych np. w przemyśle lub górnictwie. Matryca takich sond wraz z układem akwizycji danych znajduje zastosowanie w przenośnym systemie pomiarowym. Omówiono budowę sondy oraz zaprezentowano możliwość realizacji sondy w różnych wariantach. Poszczególne odmiany sondy umożliwiają pomiar temperatury, prędkości przepływu, detekcję zwrotu przepływu oraz pomiar przepływów szybkozmiennych. W pracy podano także potencjalny zakres zastosowań sondy pomiarowej. Przedstawiono wyniki badań charakterystyk U( v) głowic wyposażonych w element mierzący w postaci cienkowarstwowego sensora platynowo-ceramicznego oraz w wersji do pomiarów szybkozmiennych z grzanym, cienkim włóknem metalicznym (drut wolframowy o średnicy 5 ~). Wykonano również charakterystyki kątowe głowic, w celu zoptymalizowania obudowy chroniącej element mierzący. Przebadano także głowice podwójne, w których dwa równolegle umieszczone miniaturowe sensory platynowo-ceramiczne umożliwiają detekcję zwrotu przepływu medium. Opisane badania są traktowane jako wstępne testy laboratoryjne, po których będą wykonane pomiary w warunkach kopalnianych. Skonstruowany układ docelowo będzie zastosowany do eksperymentalnej weryfikacji numerycznej symulacji przepływu w wyrobisku węglowym.

Słowa kluczowe

EN

flow metrology; multi-point measurements; measuring probe; data acquisition system

PL

metrologia przepływów; pomiary wielopunktowe; sonda pomiarowa; system akwizycji danych

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Archives of Mining Sciences
• Rocznik: 2006
• Tom: Vol. 51, no 2
• Strony: 253--272
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Ligęza P.

autor

Poleszczyk E.

• Instytut Mechaniki Górotworu PAN, Ul. Reymonta 27,30-059 Kraków, Poland

Bibliografia

• Bruun, H.H., 1995. Hot-wire Anemometry. Principles and Signal Analysis; Oxford, University Press, Oxford.
• Ligęza, P., 1996. Integracja czujnika termoanemometrycznego z układem pomiarowym; Materiały IV Konferencji COE, Szczyrk.
• Ligęza, P., 1998. A modified temperature - compensation circuit for CTA; Meas. Sci. Technol., 3.
• Ligęza, P., 2001. Układy termoanemometryczne - struktura, modelowanie, przyrządy i systemy pomiarowe; Wydawnictwa AGH, Rozprawy, Monografie nr 98, Kraków.
• Ligęza, P., Poleszczyk, E., 2004. Charakterystyki metrologiczne cienkowarstwowych sensorow platynowych w zastosowaniu do wielopunktowych pomiarów pola prędkości przepływu. Prace Instytutu Mechaniki Górotworu (Transactions of the Strata Mechanics Research Institute), Seria: Kwartalnik, vol. 6, nr 3-4, s. 235-242.
• Ligęza, P., Poleszczyk, E., 2005a. Multi-points measurements of gas flow velocity fields. Archives of Mining Sciences, Vol. 50, no. 4, p. 417-447.
• Ligęza, P., Poleszczyk, E., 2005b. Zintegrowana sonda do wielopunktowych, współczasowych pomiarów pól temperatury i prędkości przepływu gazu. Prace Instytutu Mechaniki Górotworu (Transactions of the Strata Mechanics Research Institute), Seria Kwartalnik - w druku.
• Poleszczyk, E., 2002. Termoanemometryczna metoda wyznaczania wektora prędkości. Prace Instytutu Mechaniki Górotworu (Transactions of the Strata Mechanics Research Institute), Seria: Rozprawy, Monografie, nr 1.
• Roszczynialski, W., Trutwin, W., Wacławik, J., 1992. Kopalniane pomiary wentylacyjne; Wydawnictwo Śląsk, Katowice.
• Waluś, S., 2003. Optymalizacja metrologiczna pomiaru strumienia płynu za pomocą przepływomierzy próbkujących; Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Monografia, Gliwice.