Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Method and the system of spatial measurement of velocity field of air flow in a mining heading

Ligęza P., Poleszczyk E., Skotniczny P.

Archives of Mining Sciences

|

2009

|

Vol. 54, no 3

419-440

EN

The article presents the spatial hot-wire anemometric probe and the measurements system based on it that have been developed in order to conduct the experimental verification of numeric simulation of air flow in mine drifts. The system is adapted to specific work conditions in a mine (variable and non-isothermal flow with a significant degree of pollution and humidity). The hot-wire anemometric measurement system used for the assessment of velocity vector components is based on three-element sensors integrated with the signal processing system and presents an extension of the system of multipoint simultaneous flow velocity and temperature fields measurement in special conditions. The integrated head consisting of a three-element probe and three-element data processing system cooperates with the portable computer measurement data acquisition system. The miniature cylindrical platinum-ceramic sensor is used as the basic element of the measurement line. In the presented paper, the results of detailed laboratory tests of this main active element and the whole system are discusses. Measurements performed in a special aerodynamic tunnel indicated that the cylindrical platinum-ceramic sensor possess exceptionally favourable metrological properties, particularly in the range of low flows velocities, so it can be used as a construction part of multi-element probe for the assessment of the flow velocity vector components. The triple probe built on the basis of cylindrical platinum-ceramic sensors, working in mine conditions does not make it necessary to use shields or filters. The integrated hot-wire anemometric head used for the spatial flow velocity vector assessment allows for special measurements of ventilation and experimental verification of numeric models of air flow in mine drifts.

PL

W artykule przedstawiono przestrzenną sondę termoanemometryczną i oparty na niej system pomiarowy, które zostały opracowane dla przeprowadzenia eksperymentalnej weryfikacji numerycznej symulacji przepływu powietrza w wyrobisku górniczym. System jest przystosowany do specyficznych warunków pracy w kopalni (przepływ nieustalony i nieizotermiczny, o znacznym stopniu zanieczyszczenia i wilgotności). Termoanemometryczny system pomiarowy do wyznaczania składowych wektora prędkości jest oparty na trójelementowych czujnikach zintegrowanych z układem przetwarzania sygnału i stanowi rozwinięcie systemu wielopunktowych, współczasowych pomiarów pól prędkości i temperatury w warunkach specjalnych. Głowica zintegrowana składająca się z trójelementowej sondy i trójukładowego systemu przetwarzania danych, współpracuje z przenośnym, komputerowym systemem akwizycji danych pomiarowych. Jako podstawowy element w torze pomiarowym zastosowano miniaturowy cylindryczny sensor platynowo ceramiczny. W przedstawionej pracy omówiono wyniki szczegółowych badań laboratoryjnych zasadniczego elementu czynnego oraz systemu jako całości. Pomiary w specjalnym tunelu aerodynamicznym wykazały, że cylindryczny sensor platynowo-ceramiczny posiada wyjątkowo korzystne właściwości metrologiczne, szczególnie w zakresie wolnych przepływów zatem może być zastosowany jako część konstrukcyjna wieloelementowej sondy do wyznaczania składowych wektora prędkości przepływu. Potrójna sonda zbudowana na bazie cylindrycznych sensorów platynowo-ceramicznych, pracująca w warunkach kopalnianych, nie stwarza konieczności stosowania osłon i filtrów. Zintegrowana termoanemometryczna głowica do wyznaczania przestrzennego wektora prędkości przepływu pozwoli na specjalistyczne pomiary wentylacyjne i eksperymentalną weryfikację numerycznych modeli przepływu w wyrobisku górniczym.

2

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

Ligęza P., Poleszczyk E., Skotniczny P.

Archives of Mining Sciences

|

2008

|

Vol. 53, no 1

87-96

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.

3

Właściwości cylindrycznych sensorów platynowo-ceramicznych w aspekcie konstrukcji sondy do wyznaczania wektora prędkości przepływu powietrza w wyrobisku górniczym

Ligęza P., Poleszczyk E.

Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN

|

2007

|

Vol. 9, no. 1-4

45--54

PL

W artykule przedstawiono badania laboratoryjne właściwości metrologicznych cylindrycznego sensora platynowo- ceramicznego. Zbadano w szerokim zakresie prędkości charakterystyki U(v) oraz charakterystyki kątowe, przy różnych warunkach nagrzania elementu mierzącego. Jak wykazały eksperymenty, w dotychczas stosowanych termoanemometrycznych czujnikach trójwłóknowych do wyznaczania wektora prędkości przepływu można zastąpić cienki grzany drut metaliczny cylindrycznym sensorem platynowo-ceramicznym. Sonda trzyelementowa zbudowana na bazie badanych elementów pomiarowych będzie połączona z potrójną głowicą termoanemometryczną, której praktyczną przydatność w warunkach kopalnianych potwierdziły badania in situ prowadzone w celu weryfikacji numerycznej symulacji przepływu w wyrobisku. Przedstawiono również wstępny projekt konstrukcji sondy do wyznaczania składowych wektora prędkości w wyrobisku górniczym.

EN

This article presents results of laboratory investigations of the cylindrical platinum-ceramic sensor. The relationship U(v) in wide range of flow velocity and angular response for manifold overheat ratio of the sensors were searched. As was shown thin wires in triple wire anemometers probe may be replaced by cylindrical platinum-ceramic sensor. A tentative design of probe for flow velocity vector components measurement in mine working was presented.