Hot wire anemometer with sine modulation of wire temperature

• Autorzy: Kiełbasa J.

Warianty tytułu

PL

Anemometr cieplny z sinusoidalną modulacją temperatury włókna

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule podaje się metodę równoczesnego pomiaru prędkości przepływu v i temperatury medium Tg za pomocą jednowłóknowej sondy termoanemometrycznej pracującej w układzie anemometru stałotemperaturowego, którego współczynnik nagrzania N(t) jest modulowany sinusoidalnie. Zakładając, że parametry a i b w prawie Kinga [równaniu (1)] nie zależą bezpośrednio od temperatury płynącego medium wykazano, że przyrosty lub straty mocy wywołane zmianą współczynnika nagrzania nie zależą od temperatury medium Tg (rys. 2). Wyrażając traconą moc za pomocą zależnego od czasu współczynnika nagrzania włókna N(t) i napięcia występującego na grzanym włóknie anemometru Uw i rozkładając to napięcie w szereg Fouriera znaleziono związki jakie zachodzą pomiędzy zerową składową Uo i pierwszą składową Ul napięcia na grzanym włóknie a prędkością v przepływu medium i temperaturą medium Tg. W przypadku modulacji współczynnika nagrzania włókna po rozwinięciu furierowskim napięcia na włóknie Uw na składowe otrzymuje się dodatkowe informacje, które to wykorzystuje się do wyliczenia prędkości przepływu i temperatury medium. Wielkości wylicza się z równań (23), (24), (27).

EN

The paper demonstrates a method for simultaneous measurements of flow velocity v and the temperature of the medium Tg by means of a single-wire probe operating in a CTA configuration where the overheating ratio is modulated sinusoidally. Assuming that parameters a and b in the King's equation (1) are not directly related to the temperature of the flowing medium, it becomes readily apparent that variations in power losses due to the change of the overheating ratio do not depend on the temperature of the medium Tg (Fig 2). When power losses are expressed in terms of instantaneous overheating ratio N(t) and voltage across the hot wire Uw and the voltage developed in Fourier series, the relationships between the zero order component Uo and the first order component U1 of the voltage across the hot wire and the flow velocity v and medium temperature Tg can be found. Thus obtained two nonlinear algebraic equations allow for simple computation of flow velocity v and medium temperature Tg.

Słowa kluczowe

PL

anemometr z grzanym włóknem; kompensacja temperatury

EN

hot-wire anemometer; temperature compensation

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Archives of Mining Sciences
• Rocznik: 2003
• Tom: Vol. 48, nr 2
• Strony: 277--285
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., wykr.

Twórcy

autor

Kiełbasa J.

• Katedra Maszyn i Urządzeń Energetycznych, Akademia Górniczo-Hutnicza, 30-059 Kraków, al. Mickiewicza 30

Bibliografia

• [1] Ligęza P., 2001: Układy termoanemometryczne - struktura, modelowanie, przyrządy i systemy pomiarowe (Hot-wire anemometric Systems - structure, modeling, instruments and measuring systems). Rozprawy i Monografie AGH nr 98, s. 135.
• [2] Ligęza P., 1993: Metoda pomiaru prędkości w nieizotermicznych przepływach pojedynczą sondą termoanemo-metryczną (Measurement of flow velocity with single hot-wire probe). Praca doktorska, Instytut Mechaniki Górotworu PAN, Kraków.
• [3] Ligęza P., 1994: Thermoanemometric method for measuring velocity and temperature in non-isothermal flows (Termoanemometryczna metoda pomiaru prędkości i temperatury w przepływach nieizotermicznych). Arch. Min. Sci. vol. 39, i. 3, p. 367-380.
• [4] Kiełbasa J., 1999: Measuring the velocity and temperature wake. Arch. Min. Sci, vol. 44, i. 1, p. 71-84.
• [5] Kiełbasa J., 1991: Sposób pomiaru prędkości przepływu płynu oraz anemometr skompensowany temperaturowo (Method of measurement fluid flow and temperature compensation anemometer). Patent RP nr 152363.
• [6] Ferreira R.P.C., Freire R.C.S., Deep G.S., Neto J.S.R., Oliveira A., 2000: Fluid temperature-compensation in a hot wire anemometer using a single sensor. IEEE Instrumentation and Measurement Technology Conference, Baltimore, Maryland, USA, 1-4 May 2000.
• [7] King L.V., 1914: On the convection of heat from small cylinders in a stream of fluid. Phil. Trans. Roy. Soc. London A 214, p. 373-432.