Fluid flow around two-profile averaging differential pressure sensor was investigated in this paper. Research concentrated particularly on fluid movement direction and velocity over the investigated flow sensor. Analysis was conducted experimentally in low velocity wind tunnel. Because of large number of measuring points placed very close to each other, it was decided that velocity profile measurement will be performed by means of fully automated test stand. Due to a recirculation of the stream in the vicinity of the probe tested in the wind tunnel, an original two-direction probe was used. A linear module with a stepper motor formed an integral part of the measurement system. The location of the measuring probe, the possibility of adjusting stream mean velocities and data acquisition was undertaken by means of a dedicated program. The above mentioned investigation method helped to improve the metrological properties of the flowmeter applying non symmetrical probe cross-section forced air stream to be redirected in the desired direction. This modification significantly increased K-factor value and stability of air flow through the contraction of the flowmeter.
Obecnie na rynku związanym z gospodarowaniem odpadów komunalnych mamy swoistą dowolność w kształtowaniu opłaty za te odpady. Skutecznym sposobem rozwiązania problemu wydaje się być wprowadzenie systemu taryfowego dla ustalania wysokości opłat za gospodarowanie tymi odpadami.
A measuring system for investigation of the air flow phenomena in large tubes is presented in this paper. The main goal is to measure and analyze the vibration effect of a sensing element used for air velocity and air stream measurement. It was observed that some vibrations occurred and involved damage effect in the flow sensor. The measuring system is based on the strain gauge technology with the use of a virtual instrument in the laboratory equipment. The presented system allows measuring, identifying and analyzing vibrations of the sensor in time and frequency domains. It was created as a virtual instrument, very easy to implement into the entire control system of the stand. It was found that the load of the sensing element was asymmetric and the mean load value, compared to variable loads, arose from disturbances of the air flow around the sensor. It was observed for the examined velocities of the air stream in the range up to 35 m/s.
Experimental results of air velocity profiles and Flow Averaging Tubes (FAT®) K-factor measured behind an elbow are presented in this paper. The pipeline diameter was D=150 mm, while the range of mean velocities w=9…30 m/s. Velocity profiles were determined both in the vertical and horizontal plane in the respective distances L/D of a pipeline from 3 to 18. In the places of the measured velocity profiles, three cross-sections of flow averaging tubes (circular, streamlined and two-profile) were placed to determine the characteristics of K-factor. Moreover, a fully automated test stand is presented in this paper. The completed experiment allows shortening the distance between an elbow and a flowmeter installation place and informing about the value of a correction factor, which can be used to minimize the measurement uncertainty of the air flow rate. It was stated that the horizontal plane is better to install a probe because of the velocity profile and better results of repeatability.
This paper presents a study on flowmeters oscillatory motion when subjected to periodical, enforced vibrations induced by vortex-shedding. The proposed mathematical modelling of flow was compared to corresponding numerical simulation, in form of modal analysis. The frequencies of vortices generation and detachment were calculated for a number of flow velocities in two different flowmeter profile variants. The performed modal evaluation enabled estimating their natural frequencies, and in consequence the acquired data helped us to determine flow velocity for which the analyzed structures were prone to resonant vibrations.
PL
W artykule zaprezentowano proces oddziaływania wymuszonych przepływem płynu wirów na drgania przepływomierzy spiętrzających. Zaproponowany model matematyczny przepływu porównano z wynikami symulacji numerycznych w formie analizy modalnej. Częstotliwość generowania i odrywania się wirów policzono dla różnych predkości przepływu dla czujnika jedno- i dwuprofilowego. Przeprowadzone analizy modalne umożliwiły wyznaczenie ich częstotliwości, a w rezultacie pomogły w wyznaczeniu prędkości przepływu, dla których analizowany czujnik podatny jest na zjawisko rezonansu.
6
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Flowmeters with averaging Pitot tubes are becoming more and more common in the industrial practice. It is often the case in long straight sections of channels with large diameters that the conditions regarding the adequately long sections of pipelines before and behind a flowmeter cannot be fulfilled. This is associated with the occurrence of an additional measurement uncertainty with an unknown value. Most of the information regarding this issue can be found for the case of Venturi probes. The amount of data regarding the flow averaging Pitot tubes is also limited. Hence, the decision to undertake the proposed subject. The conducted research made it possible to state recommendations regarding the metrology of testing. The results indicate that it is not only the distance from the flow disturbing element that plays a role but it is also the plane in which the sensor is located that affects the uncertainty of measurements of the flow averaging Pitot tubes.
7
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
A problem of measuring of velocity profiles with the use of a fully automated test stand is presented in this paper. Due to the installed measurement equipment and various software alternatives it is possible to assess the inlet effect and distribution of velocities in the vicinity of averaging Pitot tubes in order to determine the phenomena occurring in their vicinity (recirculation, main stream direction) and verify the numerical models of turbulence. Due to the stream recirculation in the vicinity of the probes tested in a wind tunnel, a two-way probe was used instead of a Pitot tube. A linear module with a stepper motor formed an integral part of the measurement system whereby it was possible to determine the position of the measurement probe with a precision of 0.1mm. The measuring anemometer location, the possibility of adjusting the stream mean velocities and data acquisition were established by means of an original program. As far as the research in pipelines is concerned - the resulting characteristics allow the uncertainty of measurement to be precisely determined, which should be accounted for during the determination of air fluxes at locations which are not included in the technical documentation of a flowmeter.
The paper presents the idea of a system for controlling the movement of a flowmeter for air velocity profile measurement. In such a system, due to massive amount of data and limitations of the Data Acquisition Equipment, it is necessary to use moveable sensors. The flowmeter sensor is moved with the use of a linear module with a stepper motor and a tooth-belt drive. The location and speed of the sensor are controlled by a program based on the idea of virtual instrument. The proposed structure allows the user to control operation of the stand and provides automatic measurement. A wide range of velocity and step increments of the stepper motor drive, and flexibility of the virtual instrument software, allow one to create effective measurement systems ensuring sufficiently precise location with optimal time duration of measurement. It is shown that the linear module with tooth-belt is an effective alternative for similar modules with micro-screw drives.
PL
W artykule zaprezentowano system kontroli przemieszczenia przyrządu do pomiaru profilu prędkości strumienia powietrza. W takich systemach z powodu dużej liczby punktów pomiarowych oraz ograniczeń wynikających z urządzeń do akwizycji danych konieczne jest przemieszczanie elementu pomiarowego. Czujnik przepływu jest przesuwany za pomocą modułu liniowego z napędem w postaci paska zębatego i silnika krokowego. Położenie i prędkość czujnika jest kontrolowane za pomocą autorskiego oprogramowania bazującego na idei tzw. „przyrządów wirtualnych”. Układ kontolno-pomiarowy pozwala operatorowi na obsługę stanowiska oraz automatyczne przeprowadzenie pomiarów. Szeroki zakres prędkości obrotowej i dużej rozdzielczości napędu w postaci silnika krokowego oraz elastyczność oprogramowania pozwala tworzyć efektywny system pomiarowy zapewniający dostatecznie dokładną lokalizację punktów pomiarowych przy optymalnym czasie pomiarów. Wykazano, ze napęd liniowy z zastosowaniem paska zębatego i silnika krokowego może być efektywną alternatywą dla podobnych urządzeń ze śruba napędową.
9
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W pracy przedstawiono zasadę działania rurek uśredniających oraz stanowisko do ich wzorcowania. Zaprezentowano wyniki badań eksperymentalnych pomiaru strumienia powietrza przepływomierzami spiętrzającymi w strefie zaburzonego przepływu za pojedynczym kolanem. Określono profile prędkości w wybranych miejscach instalacji. Wyznaczono charakterystyki współczynnika przepływu K dla rurki o kształcie opływowym. Podano wartości współczynnika korekcyjnego umożliwiającego zmniejszenie niepewności pomiaru przepływu rurką uśredniającą. Wykazano, że lokalizacja przepływomierza poniżej 5D za kolanem powoduje istotny wzrost niepewności pomiaru.
EN
This paper presents experimental results of the air flow across an obstacle formed by a 90 degree segmented elbow. The internal diameter of the pipeline was D=152 mm, while the range of the mean velocities w = 10 30 m/s. The velocity profiles were determined (using Prandtl tube) both in the vertical and horizontal plane [12] in the relative distances L/D of the pipeline from 3 D to 20 D (Figs. 5 and 6). In the places of the established velocity profiles a streamlined flow averaging tube [7] was placed to determine the characteristics of the flow coefficient K (Figs. 8 and 9) as a function of the mean velocity (and Re number). The scope of this paper is also to present an automated test stand (equipped with a dedicated computer program - data acquisition) for calibrating flowmeters. The results of the experiments are given in the form of charts and compared. Analysis of the effect of changing the position of the averaging probe (vertical, horizontal) was conducted together with examination of the influence of the distance behind the obstacle (elbow) on the K-factor value. The realized experiment allowed shortening the distance between the obstacle and flowmeter installation place and informing about the correction factor value which can be used to minimise the uncertainty of the air flow rate measurement (Fig. 10). It was assumed that the horizontal plane is better for probe installation because of almost axi-symmetrical velocity profile and better repeatability of measurement points (K-factor changes by about 1%).
Przedmiotem badań jest przepływ powietrza wokół rurki uśredniającej ciśnienie dynamiczne przy różnych prędkościach (przy niskich prędkościach poniżej 35 m/s - potraktowano płyn jako nieściśliwy). Wstępnie zbadano wpływ przekroju poprzecznego sond na wartość uzyskiwanych ciśnień różnicowych Ap, wybierając ostatecznie geometrię zapewniającą niską wartość współczynnika przepływu K i wykazano jego stałość w szerokim zakresie zmian przepływu. W pracy zamieszczono charakterystyki współczynnika przepływu w funkcji prędkości dla badań w wolnej strudze powietrza (tunel aerodynamiczny) oraz w funkcji liczby Re dla badań w rurociągach o średnicach DN110-DN315, porównując ich wartości przy różnych odstępach kształtek i stałym kącie względem napływającej strugi.
EN
The subject of the experimental research is air flow around flow averaging tube at wide range of velocities (at low speeds below 35 m/s, fluid was treated as incompressible). Firstly it was investigated of influence of flow averaging tube cross-section on value of measured differential pressure Ap on its surface. At last it was selected geometry of cross-seption giving low value of flow coefficient K. It was also proved almost constant value of K at wide range of fluid flow. In this article it was added flow coefficient characteristics in function of velocities for free stream flows. These experiments were realized by means of wind tunnel at different distances between profiles and different angles in opposite to flowing air. Additionally were prepared flow coefficient K characteristics in function of Reynolds number for pipe flows realized in diameter from 110 mm to 315 mm.
W artykule omówiono budowę i zasadę działania zautomatyzowanego stanowiska do badania i wzorcowania przepływomierzy spiętrzających przepływ. Przedstawiono podstawowe elementy wchodzące w skład stanowiska: tunel aerodynamiczny typu otwartego oraz zespół rurociągów o średnicach od 104 do 381 mm wraz z instrumentami pomiarowymi. Stanowisko zarządzane było autorskimi programami pracującymi w środowisku LabView, dzięki którym możliwe było m.in. wyznaczanie charakterystyk współczynnika przepływu K rurek uśredniających ciśnienie dynamiczne w czasie rzeczywistym oraz ich archiwizacja w celu przygotowania charakterystyk metrologicznych. Zamieszczono w pracy analizę niepewności pomiaru rurkami uśredniającymi ciśnienie dynamiczne oraz wykresy współczynnika przepływu dla wybranych średnic rurociągu i porównano je ze sobą. Sformułowano wnioski natury metrologicznej.
EN
In this article it was discussed construction and principle of operation of automated measurement stand for testing differential pressure flowmeters. It was shown basic elements of measurement stand: open type wind tunnel and system of pipelines (D=104-381 mm) with measurement instrumentation. This stand was controlled by means of author’s computer programs working in LabView environment. The programs served to observe flow coefficient K in real time and to archive them in order to prepare metrological characteristics. Additionally it was placed metrological uncertainty analysis using two-profile Flow Averaging Tube and its flow coefficient K characteristics for selected diameters of pipeline. Results of measurements was compared to each other for different pipeline diameters. Metrological summary was formulated.
14
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
This paper presents a mathematical model and results of numerical simulations for a fluid flow around a flow averaging tube. The calculations have been performed using the commercially available FLUENT software. The authors have applied the currently known studies of the models of turbulence and their applicability in certain flow conditions and hence selected the RNG k-epsylon turbulence model including appropriate functions to be used for determination of pressures and velocities at the sites of occurrence of considerable gradients. The distributions of pressures and velocities around a sensor are presented along with pressure distributions, instantaneous and averaged in time, on the measuring tube surface. The paper determines the frequencies of measuring tube free vibrations for one sided and two-sided tube fitting for the tube length in the range 100–1500mm. This analysis has been conducted with the aid of solving equations for free undamped vibrations for specific models. The graphical presentation involves an admissible range of tube lengths with one and two-sided fitting for the specified flowing air velocities.
15
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule przedstawiono szereg przepływomierzy wirowych wykorzystujących zjawisko ścieżki wirowej von Karmana, a także ich rozwiązania konstrukcyjne jako urządzeń służących do pomiaru strumienia objętości oraz strumienia masy gazów i cieczy. Nakreślono właściwości metrologiczne oraz możliwości zastosowania takich urządzeń. Przedstawiono również typy czujników pomiarowych, zastosowanych w pierwszych jak i współczesnych przepływomierzach wirowych.
EN
The paper presents many vortex shedding flowmeters using von Karman vortex path, being devices for measurements of the stream of volume and mass of gases and liquids. Metrological properties and usability of such flowmeters were discussed. In the paper you can also find various types of measuring sensors applied in old and modern vortex flowmeters.
The paper contains a comparison of numerical simulations of a flow around a body with the experimental results for two various sensors, differing, among others, in a way of pressure difference tapping. In the case of the round sensor, a study on the solutions obtained in a numerical way was presented; it used turbulence models k-epsilon and k-omega and the available functions describing the fluid motion close to the wall. The results were compared with the experimental data.
PL
Porównano wyniki symulacji numerycznej opływu z wynikami eksperymentalnymi dla dwóch odmiennych czujników różniących się m.in. sposobem odbioru różnicy ciśnień. W przypadku czujnika okrągłego przedstawiono studium otrzymanych numerycznie rozwiązań z zastosowaniem modeli turbulencji k-epsilon oraz k-omega wraz z dostępnymi funkcjami opisującymi ruch płynu w bezpośrednim sąsiedztwie ścianki. Wyniki porównano z własnymi danymi eksperymentalnymi.
17
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Przedmiotem pracy są numeryczne i eksperymentalne badania nowej konstrukcji piętrzącego czujnika przepływu. Opracowano model matematyczny ruchu płynu wokół czujnika i numerycznie rozwiązano równania modelu. Przeprowadzono eksperymentalną weryfikacją uzyskanych rozwiązań. Opracowany czujnik ma korzystną charakterystykę, metrologiczną.
EN
The paper presents numerical and experimental investigations of a new impact flow meter. A mathematical model of flow motion around the flowmeter has been worked out and the model equations have been solved in a numerical way. The obtained solutions have been verified while experiments. The proposed flowmeter has a very favourable metrological characteristic.
W pracy przedstawiono rozwiązania konstrukcyjne przepływomierzy piętrzących, w których czujnikami są rurki uśredniające ciśnienie dynamiczne oraz mikrozwężki. Podano przykłady numerycznych badań piętrzących czujników przepływu. Omówiono ich własności metrologiczne i eksploatacyjne. Podano przykłady zastosowań.
EN
Constructions of impact flowmeters based on averaged pitot probes and micro - venturi tubes are presented in this paper. Examples of numerical simulations of impact flowmeters are displayed. Metrological and operating properties of these probes are shown. Moreover examples of their applications are given.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.