172455. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés hőátadási tényező és/vagy áramlási sebesség mérésére
3 172455 4 zásukkal a sebesség átlagos értékét — a térfogatáramból — számítás útján lehet meghatározni. Az igen kis áramlási sebességek mérése különösen nagy méréstechnikai probléma. Az előbb felsorolt eljárások és berendezések igen kis (pl. mm/s nagyságrendű) áramlási sebességek megmérésére alkalmatlanok. A kis közegáramok meghatározására ismert módszerek és eljárások (pl. ionizációs anemométerek, az induktív és az elektrokalorikus áramlásmérők) helyi sebességértékek megállapítását nem teszik lehetővé. Az ismert optikai sebességmeghatározási módszerek egyik része az áramlásba helyezett nyomelemek mozgásának megfigyelésén alapul (fényképezés, gyorsfilm felvételek), másik része a Doppler effektust használja fel sebesség mérésére (lézerfsugaras módszerek). Hátrányuk egyrészt az, hogy átlátszó árarhcső-falat igényelnek, másrészt költségesek, nagy mérési apparátust és magas képzettségű mérőszemélyzetet kívánnak, ezért eléggé nehézkesek. A fotoeljárásokon alapuló módszerek pedig a mérési eredményeket csak késve szolgáltatják, azonnali értékelést nem tesznek lehetővé. A helyi sebesség meghatározására, kis sebességek tartományában is használható és azonnali értéket szolgáltató ismert mérőberendezések a hődrót-anemométerek. Működésük elve az, hogy a közeg áramába helyezett, állandóan villamosán fűtött vezető huzal (hődrót) állandósult hőmérséklete a közeg áramlási sebességétől függ. A hődrótos anemométerek egyik változata adott tápfeszültségen üzemel és a huzal hőmérsékletét ellenállásmérés útján határozzák meg. Másik változata úgy működik, hogy a huzal hőmérsékletét állandó értéken tartják és az ehhez szükséges fűtőfeszültség arányos az áramlás sebességével. A hődrótos anemométerek kis helyi sebességek mérésére akkor használhatók nagy pontossággal, ha a szonda behelyezése az eredeti áramlást nem zavarja meg számottevően. Igen kis sebességű áramlásban azonban még a miniatürizált szondák hődrót-tartói is sokszor el nem hanyagolható zavarást keltenek. A hődrótos anemométerek gondos hitelesítést igényelnek. A különösen érzékeny szondák igen sérülékenyek, költségesek, elsősorban speciális laboratóriumi célra alkalmas eszközök. Felhasználásuk időben változó hőmérsékletű közegek sebességének mérésére problematikus. A találmány szerinti eljárás és berendezés helyi hőátadási tényezők és helyi áramlási sebességek mérésére alkalmas. A mérés eredményét azonnal szolgáltatja. Érzékelői nem költségesek, nem sérülékenyek, az áramlást csak elhanyagolható mértékben zavarják meg. Ipari célzatú, üzemi alkalmazásuk jól megoldható. A találmány tárgya eljárás hőátadási tényező és/vagy áramlási sebesség mérésére, amelynek során a hőátadó felületen és/vagy az áramló közegben kisméretű —célszerűen 1 CT3... 10mm méretű — hőmérsékletérzékelőt (például termoelemet, hőmér-i séklet függő ellenállást, termisztort) tartalmazó mérőszondát helyezünk el, és az a lényege, hogy a szonda hőmérsékletérzékelőjével rövid, . célszerűen 0,1 ... 1 sec időtartamú és meghatározott, célszerűen 0,5 . . 2 amper erősségű és meghatározott időbeli lefolyású, például négyszöghullám lefolyású villamos árammal keltett hőimpulzust közlünk és ezzel hőmérsékletét a hőimpulzus közlése előtti hőmérséklete fölé emeljük, majd a hőimpulzus megszűnte után meghatározzuk a lehűlés időfüggvényét — célszerűen a mérőszonda hőmérsékletérzékelője villamos jelének változását — és azt a hőmérsékletérzékelőre különböző ismert hőátadási tényező és/vagy áramlási sebesség értékekkel és a mérésnél alkalmazott hőimpulzus mellett felvett hitelesítési lehűlési görbesereggel hasonlítjuk össze, és ennek alapján határozzuk meg a keresett hőátadási tényezőt és/vagy áramlási sebességet. Amennyiben termoelemet alkalmazunk hőmérsékletérzékelőként, úgy a lehűlési termo feszültség időfüggvényét értékeljük ki, míg ellenállásszonda alkalmazása esetén célszerűen a szondán átvezetett előírt állandó, vagy előírt módon változó mérőáram által létrehozott villamos feszültségesést értékeljük. A találmány tárgyát képezi az eljárás megvalósítására szolgáló berendezés is. A továbbiakban rajz alapján, kiviteli példa kapcsán ismertetjük részletesebben a találmány szerinti eljárást és a foganatosítására szolgáló berendezést. Az 1. ábra a találmány szerinti berendezés kapcsolási elrendezésének vázlatát mutatja példaképpen. A 2. ábra példaképpen az 1. ábra szerinti tömbvázlat egy tömbjének bontottabb alakját szemlélteti. A 3. ábra a 2. ábra szerinti egyik tömb előnyös részletesebb kialakítási lehetőségét ábrázolja. A 4. ábra találmány szerinti termoelemes sebességérzékelő szondákat, míg az 5. ábra találmány szerinti termoelemes hőátadási tényező érzékelőket mutat példaképpen, végül a 6. ábra ugyancsak példaképpen ellenállás-szondákat mutat a két érték meghatározására. A találmány szerinti eljárás megvalósítására szolgáló berendezést az 1. ábra szerint blokkvázlat alapján ismertetjük. A fűtött 1 hőmérsékletérzékelők közül — amennyiben több ilyen van — az éppen mérésre szolgálót w kimenetével 2 mérőhelyátkapcsoló a bemenetén és kimenetén át az analóg 3 jelfeldolgozó egység cu2 bemenetére kötjük, továbbá a 2 mérőhelyátkapcsoló egység ql bemenetére a 4 impulzusadó egység q2 kimenete van kötve, az analóg 3 jelfeldolgozó egység egyik -y- kimenete az 5 komperátor egység v bemenetére, másik -o- kimenete a digitális 6 mérésszervező egység c bemenetére, ß bemenete a 7 órajelgeneráíor n kimenetére, e2 bemenete pedig a 8 újraindító egység el kimenetére kapcsolódik. A 4 impulzusadó egység 171 kimenete a 8 újraindító egység í?2 bemenetével, X, p és K bemenetei sorra a 10 számláló egység 1, z; és m kimeneteivel, al kimenete a digitális 6 mérésszervező egység 2 bemenetével van összekapcsolva, a digitális 6 mérésszervező egység a bemenetére az 5 komparátor egység % kimenete, a 7 órajelgencrátor n kimenetére a digitális 6 mérésszervező egység b bemenete, a digitális 6 mérésszervező egység d kimenete a 9 mintavevő és tároló egység g bemenetével, míg f 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
