Velocity dependent time constants for thermocouples of various diameters for measuring unsteady fluid temperature

• Autorzy: Jaremkiewicz M. , Sobota T.

Warianty tytułu

PL

Stałe czasowe w funkcji prędkości przepływającego czynnika dla termoelementów o różnych średnicach w pomiarach nieustalonej temperatury

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Under steady-state conditions when fluid temperature is constant, there is no damping and time lag and temperature measurement can be accomplished with a high degree of accuracy. However, when fluid temperature is varying rapidly as during start-up, quite appreciable differences occur between the actual fluid temperature and the measured temperature. This is due to the time required for the transfer of heat to the thermocouple placed inside a heavy thermometer pocket. In this paper, two different techniques for determining transient fluid temperature based on the first and second order thermometer model are presented. The fluid temperature was determined using the temperature indicated by the thermometer, which was suddenly immersed into boiling water. To demonstrate the applicability of the presented method to actual data, the time constants for the three sheathed thermocouples with different diameters, placed in the air stream, were estimated as a function of the air velocity.

PL

W stanie ustalonym, gdy temperatura płynu jest stała oraz nie występują zjawiska tłumienia i opóźnienia, pomiar zmian temperatury czynnika za pomocą termometru może być dokonany z dużą dokładnością. Jednakże podczas rozruchu, gdy temperatura czynnika ulega gwałtownym zmianom, występują znaczne różnice pomiędzy temperaturą rzeczywistą i zmierzoną z uwagi na bezwładność masywnej osłony termoelementu. W mniejszej pracy przedstawione zostały dwa sposoby określania nieustalonej temperatury czynnika oparte na przybliżeniu termoelementu za pomocą modelu inercyjnego I i II rzędu. Temperatura czynnika jest określana na podstawie pomiarów dokonanych przez dwa termoelementy o różnych średnicach zanurzonych nagle we wrzącej wodzie. Aby zademonstrować przydatność prezentowanej metody w pomiarach temperatury na obiektach rzeczywistych (np. rurociągów parowych) dla termoelementów płaszczowych wyznaczone zostały stałe czasowe w funkcji prędkości.

Słowa kluczowe

EN

thermocouple; start-up; unsteady temperature; temperature measurement; time constant

PL

termoelement; rozruch; temperatura nieustalona; pomiar temperatury; stała czasowa

• Wydawca: Wydawnictwo Instytutu Maszyn Przepływowych PAN ; Komitet Problemów Energetyki Polskiej Akademii Nauk
• Czasopismo: Archiwum Energetyki
• Rocznik: 2010
• Tom: nr 1/2
• Strony: 75--88
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz.

Twórcy

autor

Jaremkiewicz M.

autor

Sobota T.

• Cracow University of Technology, Department of Power Engineering. Kraków,

Bibliografia

• [1] Nicholas J.V., White D.R.: Traceable Temperatures. An Introduction to Temperature Measurement and Calibration, 2nd edn. Wiley, New York 2001, 140-145.
• [2] Michalski L., Eckersdorf K., McGhee J.: Temperature Measurement. Wiley, Chichester 1991.
• [3] Wiśniewski S.: Temperature Measurement in Engines and Thermat Facilities, WNT, Warsaw 1983 (in Polish).
• [4] Taler J.: Theory and Practice of Identification of Heat Transfer Processes. Zakład Narodowy im. Ossolińskich (National Ossoliński Institute), Wrocław 1995 (in Polish).
• [5] Kabza Z., Kostyrko K., Zator S., Łobzowski A., Szkolnikowski W.: Room Climate Control. Agenda Wydawnicza, Pomiary Automatyka Kontrola, Warsaw 2005 (in Polish).
• [6] Littler D.J. et al.: Instrumentation, Controls & Testing. Modern Power Station Practice. Pergamon Press, Oxford 1991.
• [7] Childs P.R.N.: Practical Temperature Measurement. Buterworth-Heinemann, Oxford 2001.
• [8] Gerashchenko O.A., Gordov A.N., Lakh V.L, Stadnyk B.I., Yaryshev N.A.: Temperature Measurements, Naukova Dumka, Kiev 1984 (in Russian).
• [9] Je-Chin Han, Sandip Dutta, Srinath V. Ekkad: Gas Turbine Heat Transfer and Cooling Technology. Chapter 6, Experimental Methods, Taylor&Francis, New York, London 2000, 531-584.
• [10] Szekely V., Ress S., Poppe A., Torok S., Magyari D., Benedek Zs., Torki K., Courtois B., Rencz M.: New approaches in the transient thermal measurements. Microelectronics Journal, Vol. 31, 2000, 727-733.
• [11] Crocker D.S., Parang M.: Unsteady temperature measurement in an enclosed thermoconvectively heated air. Int. Comm. Heat Mass Transfer, Vol. 28, No. 8, 2001, 1015-1024.
• [12] Pao C. Chau: Process control, A First Course with MATLAB. Cambridge University Press, Cambridge 2002.
• [13] ASME: Policy on reporting uncertainties in experimental measurements and results. Journal of Heat Transfer, Vol. 122, 2000, 411-413.
• [14] Moffat R.J.: Describing the uncertainties in experimental results. Experimental Thermal and Fluid Science, Vol. 1, 1988, 3-17.
• [15] TableCurve 2D v.5.0, Automated Curve Fitting & Equation Discovery, AISN Software Inc., 2000.
• [16] WT4401-S & WT4401-D Benchtop Wind Tunnels. Omega, Stamford, CT, USA, www.omega.com
• [17] Sanitjai S., Goldstein R.J.: Forced convection heat transfer from a circular cylinder in crossflow to air and liquids. International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 47, 2004, 4795-4805.