SONDY TERMOANEMOMETRYCZNE Kryteria podziału sond

Metrologia przepływów - Termoanemometria
SONDY TERMOANEMOMETRYCZNE
Kryteria podziału sond termoanemometrycznych:
typ czujnika
włókno(włókna)
folia
liczba czujników
1-czujnika
2-czujnika
3-czujnika
warunki przepływowe
do małych prędkości
do dużych prędkości
do dużych gradientów prędkości
do przepływów nieizotermicznych
rodzaj płynu
gazy i nieprzewodzące ciecze
przewodzące ciecze
rozmiar obszaru pomiarowego
nieograniczona przestrzeń pomiarowa
ograniczona przestrzeń pomiarowa
wielkość podlegająca pomiarowi
prędkość
średnia
chwilowy kierunek przepływu
fluktuacje prędkości
naprężenia styczne
naprężenia styczne na ściance
średnia i fluktuacyjna składowa temperatury
46
Metrologia przepływów - Termoanemometria
Miniaturowe sondy drucikowe
• drucik wolframowy pokryty platyną
• średnica: 5µm
• długość : 1.25mm
Sondy drucikowe złocone
• pokryty platyną drucik wolframowy
o długości 3mm
• końcówki czujnika pokryte miedzią
i złotem do grubości 15µm i 20µm
• aktywna dł. czujnika: 1.25mm
• cele pozłacania końcówek:
- precyzyjne określanie długości
czujnika
- redukcja ilości ciepła
przewodzonego do wsporników
Sondy włóknowo-foliowe
• trzon czujnika - kwarcowy walec
(włókno) o średnicy 70µm i długości
3mm
• włókno pokryte jest folią niklową o
grubości 0.1µm
• złocone końce (1.25mm – aktywna
długość czujnika)
• folia zabezpieczona jest napylonym
kwarcem (0.5µm dla powietrza oraz
2µm dla wody)
47
Metrologia przepływów - Termoanemometria
Konfiguracje geometryczne wsporniki/czujnik
sonda prosta:
• proste wsporniki
• czujnik prostopadły do osi
sondy
• pomiar prędkości średniej i
fluktuacji w przepływach
1-wymiarowych
sonda skośna:
•
•
•
•
proste wsporniki
czujnik pod kątem 45° do osi sondy
możliwy obrót sondy
pomiar prędkości średniej,
fluktuacji oraz naprężeń
Reynoldsa w przepływach
wielowymiarowych
sonda równoległa:
• wsporniki wykrzywione
pod kątem 90°
• czujnik równoległy do osi
sondy
• pomiar prędkości średniej i
fluktuacyjnej w trudno
dostępnych miejscach
48
Metrologia przepływów - Termoanemometria
sonda prostopadła:
• wsporniki wykrzywione
pod kątem 90°
• czujnik prostopadły do osi
sondy
• pomiar prędkości średniej i
fluktuacyjnej w trudno
dostępnych miejscach
sonda typu "warstwa przyścienna:
• wsporniki odsunięte od ciała
sondy
• czujnik prostopadły do osi
sondy
• ukształtowanie sondy
umożliwia pomiar
prędkości w warstwie
przyściennej bez
zakłócania przepływu
49
Metrologia przepływów - Termoanemometria
Sondy foliowe różnych typów
sonda 2-włóknowa:
• włókno kwarcowe o średnicy
200µm i długości 3mm
• 2 równoległe folie niklu
• powłoka kwarcowa - 0.5µm
• pomiar średniej i kierunku
wektora prędkości z dużą
rozdzielczością przestrzenną
sonda foliowa "klinowa":
• czujnik umieszczony na
krawędzi natarcia "klina"
• wymiary czujnika: 1*0.2mm
• pomiar w warunkach
wymagających podwyższonej
wytrzymałości czujnika (wiry
Karmana, zanieczyszczenia)
stożkowa sonda foliowa:
• czujnik – pierścień u podstawy
stożka umieszczonego na końcu
kwarcowego trzonu o średnicy
1.5mm
• fluktuacje prędkości tłumione w
warstwie przyściennej
• nieczułość na zanieczyszczenia
50
Metrologia przepływów - Termoanemometria
foliowa sonda klinowa typu V:
• 2 czujniki (1*0.2mm)
ulokowane na krawędziach
natarcia trzonu kwarcowego
o kształcie litery "V"
• czujniki tworzą kąt 90°
• pomiar średnich i
fluktuacyjnych składowych
prędkości w przepływach
2-wymiarowych
• stosowana zamiast sondy
włóknowej typu X w
środowiskach
zanieczyszczonych
sonda wielokierunkowa:
• kulisty czujnik o średnicy
3mm
• kulka kwarcowa
• napylona spiralna folia
niklowa
• pomiar prędkości średniej w
przepływach o nieznanym
kierunku
51