Measurements of velocity profile in headings with the use of integrated hot-wire anemometric system

• Autorzy: Ligęza P. , Poleszczyk E. , Skotniczny P.

Warianty tytułu

PL

Pomiar profilu prędkości w wyrobisku górniczym z wykorzystaniem zintegrowanego systemu termoanemometrycznego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In this paper we have presented a hot-wire anemometric system constructed in Strata Mechanics Research Institute, Polish Academy of Sciences, which was applied in practice to measure velocity profile in a selected cut of heading. Hot-wire anemometric system for multi-point measurements of velocity field is based on sensors integrated with a signal conversion module. A Sensor matrix, so-called integrated heads, is connected to a mobile measurement data collection system and placed in a given cut of a heading. Arrangement of measuring probes in selected velocity :fields and subsequent registration and conversion of signals from given probes allow for a simultaneous measurement of temperature and velocity :field, turbulence intensity and also for determination of volume stream. Performed measurements had as an objective to evaluate metrological suitability of the measurement system based on hot-wire anemometric integrated probes, in which a measuring element consists of miniature platinum-ceramic sensors in specific conditions of heading. Hot-wire anemometric system was used for measurement of distribution of air flow velocity module in a selected cut of a heading. Measurements were performed in a cut of a cross heading 713, "Borynia" coal mine. Cross heading was a major heading with a cut of 14 m2 - cross cut dimensions were 5 x 2.5 m. Four hot-wire anemometric sensors placed on a special extension arm were used for measurement of instantaneous distribution of velocity module . Despite some discrepancies with literature sources results described in this paper confirm that used hot-wire anemometric measurement system allows for measurements within logarithmic substrata of velocity distribution of stringing layer, which consequent1y allows for further assessment of local flow phenomena in headings. In assessment of properties and metrological usefulness of applied hot-wire anemometric system of integrated heads it must be emphasized that despite 90 minute long measurement and data registration the system worked smoothly. There may be certain conc1usions on practical improvements of the system, however elements used in the heads, which measure velocity are characterized with high mechanical resistance in special conditions.

PL

W pracy przedstawiono skonstruowany w Pracowni Metrologii Przepływów IMG PAN termoanemometryczny system pomiarowy, który został praktycznie zastosowany do pomiaru profilu prędkości w wybranym przekroju wyrobiska górniczego. Termoanemometryczny system pomiarowy do wielopunktowych pomiarów pola prędkości jest oparty na czujnikach zintegrowanych z układem przetwarzania sygnału. Matryca takich czujników tzw. głowic zintegrowanych, rozmieszczonych w badanym przekroju wyrobiska współpracuje z przenośnym, komputerowym systemem akwizycji danych pomiarowych. Rozmieszczenie sond pomiarowych w wybranych punktach badanego pola prędkości, a następnie rejestracja i przetwarzanie sygnałów z poszczególnych sond umożliwiają współczasowy pomiar pola temperatury i prędkości oraz intensywności turbulencji, a także wyznaczenie strumienia objętościowego. Przeprowadzone pomiary miały na celu sprawdzenie przydatności metrologicznej systemu pomiarowego opartego na termoanemometrycznych głowicach zintegrowanych, w których element mierzący stanowiły miniaturowe sensory platynowo-ceramiczne w specyficznych warunkach wyrobiska górniczego. Termoanemometryczny system pomiarowy użyto do zmierzenia rozkładu modułu prędkości przepływu powietrza w wybranym przekroju poprzecznym wyrobiska. Pomiary wykonano w wybranym przekroju w przekopie 713, KWK ,,Borynia" . Przekop był głównym wyrobiskiem wentylacyjnym o przekroju 14 m2, przy wymiarach przekroju poprzecznego 5 x 3,5 m. Do pomiaru chwilowych rozkładów modułu prędkości użyto czterech czujników termoanemometrycznych umieszczonych na specjalnie skonstruowanym wysięgniku. Mimo pewnych rozbieżności w porównaniu ze źródłami literaturowymi, opisane w artykule wyniki badań świadczą o tym, że zastosowany termoanemometryczny system pomiarowy umożliwia pomiary w obrębie subwarstwy logarytmicznego rozkładu prędkości warstwy przyściennej, co z kolei daje możliwość głębszego zbadania lokalnych zjawisk przepływowych w wyrobiskach górniczych. Oceniając właściwości i przydatność metrologiczną zastosowanego termoanemometrycznego układu głowic zintegrowanych należy podkreślić, że czas trwania pomiarów wynosił 90 minut i w trakcie rejestracji wyników zainstalowana aparatura działała bez zarzutów. Nasuwają się pewne wnioski dotyczące praktycznego udoskonalenia systemu, jednakże zastosowane w głowicach elementy mierzące prędkość wykazują dużą odporność mechaniczną w warunkach specjalnych.

Słowa kluczowe

EN

heading; hot-wire anemometry; integrated head; velocity vector module; stringing layer

PL

wyrobisko górnicze; termoanemometria; głowica zintegrowana; moduł wektora prędkości; warstwa przyścienna

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Archives of Mining Sciences
• Rocznik: 2008
• Tom: Vol. 53, no 1
• Strony: 87--96
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Ligęza P.

autor

Poleszczyk E.

autor

Skotniczny P.

• Strata Mechanics Research Institute, Polish Academy of Sciences, Ul. Reymonta 27, 30-059 Kraków, Poland

Bibliografia

• Dziurzyński W., Trutwin W., Cierniak W., 1996. Stany nieustalone w kopalnianych sieciach wentylacyjnych, Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN, Kraków.
• Elsner J., 1987. Turbulencja przepływów, PWN, Warszawa.
• Ligęza P., 1994. Thermoanemometric method for measuring velocity and temperature in non-isotermal flows, Archives of Mining Sciences, vol. 39, p. 367.
• Ligęza P., Poleszczyk E., 2004. Termoanemometryczne metody pomiaru prędkości - aparatura pomiarowa w kopalni, Arch. of Mining Sciences, vol. 49, Special Issue, p. 141-150, Kraków.
• Ligęza P., Poleszczyk E., 2005. Multi-points measurements of gas flow velocity fields. Arch. of Mining Sciences, vol. 50, iss. 4, p. 417.
• Ligęza P., Poleszczyk E., 2006. Integrated Hot-Wire Probes for Measuring Gas Flow Parameters in Mining Conditions. Arch. of Mining Sciences, vol. 51, iss. 2, p. 253.
• 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.