Hidrológiai Közlöny 1956 (36. évfolyam)

3. szám - Boros János: Áramlási sebesség mérése hőérzékeny fémoxiddal (termisztorral)

Boross J-: Áramlási sebesség mérése Hidrológiai Közlöny 36. évf. 1956. 3. sz. 167 vonatkozólag ugyanezzel a módszerrel azt kapjuk feleletül, hogy függően a felmelegítés mértékétől — a felszállás sebességének nagyságrendje mm/sec. A melegvíz felfelé való mozgását megvizsgáltam mozgó víz esetén is. Ez esetben is optikai úton követtem a felmelegedett víz mozgását. Az eredmény itt is az volt, hogy ez a mozgás kis sebességű. A melegvíz felfelé való áramlása tehát nem zavarja a mérést. II. A mérési módszer leírása Ellenőrző mérés vékony csövekben 1. Az első módszernél —• mely kb. 10—15 cm/sec sebességig használható egy jelvevő termisztor van. A spirális és a termisztor közötti távolság l ismeretes. A sebesség meghatározásához mérjük az időt a fűtőáram bekapcsolása és a jelvétel között. Időmérőül a mérések egész tartama alatt 3 másodperces körülfutású stopperórát használtam, mellyel l/lOO másodperc pontossággal mérhető az idő. A jelvétel tehát a melegvíz termisztorhoz való érkezésének a meghatározása — W'heatstone híddal történt. A híd egyik ágában volt bekapcsolva a termisztor ; a híd pontosan ki volt egyenlítve. A mérések elején EKM gyártmányú precíziós hidat használtam, a híd 0 ágában részben egy Norma—Wien-gyártmányú fénymutatós galvanométert, részben pedig egy 10 7 érzékenységű Reich-féle mutatós galvanométert. Az intézeti méréseknél a vizet vízvezetékből kaptam. Itt — amennyiben érzékenyre volt a 0-ág beállítva — az elején a víz hőmérséklete kis ingadozásokat mutatott. Az első módszer kísérleti próbáját bádogból készített 7,6 cm átmérőjű (45,3 cm

2 keresztmetszetű) csőben végeztem. A szál fűtése 20—30 volt feszültséggel történt ; pár tized másodperces árambekapcsolással. A fűtőszál a jeladó — és a jelvevő termisztor távolsága 50 cm volt. Mind a kettő a cső tengelyében volt elhelyezve. A sebességmérések ellenőrzését oly módon végeztem, hogy a vizet mérőhengerben felfogtam. Az időmérés mindig mérési sorozat középértékeléséből történt, A legelső mérés a termisztorral a következő eredményt szolgáltatta : Idő : leolvasások 28,1 ; 27.4 26,7 ; 28,4 ; 28,1 sec. Középérték : 27,74 ^0,55 sec a középső szál sebessége (a maximális sebesség) 5

0 , Q / Pmax = =1,8 cm/sec £1,1 a vízhozam három mérés középértékéből 55 cm

3/sec vízhozam a középső szál sebességével számolva 65,5 cm

3/sec. A két érték hányadosa 55 65,o Ez a jól ismert viszonyszám a középsebesség és a maximális sebesség között. A legelső mérési eredmény tehát már megadta azt, hogy ezzel a n JUA VŰv / f / -oo1 - Fű tő

spiralis / Termisztor -//. Termisztor 2. ábra. Mérés két jeladóval Puc. 2. Id3MepeHue npu nojuouju deyx mepMiicmopoe Fig. 2. Measurement with two thermocells módszerrel lehet folyadék áramlási sebességet mérni és a mérés nagy pontossággal végezhető el. 2. A második módszernél, mely kb. 10 cm/sec. sebességeknél nagyobb sebességek mérésére alkalmas, két jelvevőt használtam. Két jelvevő használata esetén a mérésnél fellépő — és nagyobb sebességeknél számottevő hibákat ki tudom küszöbölni. Ezek a hibák abból adódnak, hogy idő telik addig, amíg a spirálistól a víz átveszi a meleget ; idő kell ahhoz, hogy a termisztor átvegye a víztől a meleget, s a 0 műszer a híd egyensúlyának megbomlását mutassa. Ezek a hibák két termisztor alkalmazása esetén kiesnek. Két jelvevő esetén a mérés kétféleképpen történhet. Az egyik esetben egy mérőhídam van. Ekkor egy átkapcsolást kell alkalmaznom, hogy egyszer az egyik, másszor a másik termisztorral tudjak mérni. A mérés a következőképpen történik : mérem az időt a jeladás kezdete és az 1. termisztor jelvétele között. A jelvétel időpontja a mutató 0 helyzetből való kitérésének a megindulása. Ezután átkapcsolom a hidat a II. termisztorra és mérem a jeladás kezdete és a II. termisztor jelvétele közötti időt. A két idő különbségével osztva a termisztorok távolságát, kapjuk a sebességet. A másik eljárás esetében kettős hidat használok, két 0 eszközzel. A kettős híd rádioellenállásokból készült házilag ; előállítási költsége pár száz forint és a célnak teljesen megfelel. Ez esetben mérem az I. és a II. termisztor jelvétele közötti időt. Ennek a módszernek - amely már a gyakorlatban használatos sebességek mérésére alkalmas - a laboratóriumi kipróbálása 1,89 cm

2, illetve 4,92 cm

2 keresztmetszetű gázcsőben történt. A jelvevők távolsága ezeknél a csöveknél a jeladótól : a vékonyabb csőnél 50, illetve 150 cm, a vastagabb csőnél 37, illetve 99 cm. A csöveknél számos mérési sorozattal igazoltam, hogy a két termisztorral való mérés kb. 1,2 m/sec sebességekig elvégezhető és megbízható. Az ellenőrzés köbözéssel történt. III. Mérés vastag csőben A gázcsövekben való mérések után elvégeztem az ellenőrző méréseket olyan csőben, amely a gyakorlatban használatos csövekhez közel áll. A méréseket Dr. Németh Endre egyetemi tanár