KORSZERŐ ÁRAMLÁSMÉRÉS 1. - Dr. Vad János docens Általános áramlásmérési blokk: páratlan okt. h. kedd 14.15-16.00 Interaktív prezentációk - JUTALOMPONTOK Ipari esettanulmányok Laboratóriumi bemutatók Laboratóriumi mérések 2 zárthelyi dolgozat A labormérési eredmények jegyzıkönyvezése, prezentációja Elmélyítése: Flow measurements - Mechanical Engineering Modelling MSc Lézertechnikai, lézeres optikai áramlásmérési blokk: minden h. csütörtök 10.15-12.00, Dr. Suda Jenı szervezésében
1. 1.1. BEVEZETÉS Az áramlástani mérések célja 1.1.1. Globális (integrál) jellemzık Áramlástechnikai gépek és a csatlakozó rendszer üzemének általános megítélése, hibafeltárás (eseti vizsgálatok) Tömegáram: n qm = ρ v da ρ v Aduct i =1 i Ai
Mérési adatok biztosítása folyamatirányításhoz és automatizáláshoz q Térfogatáram: V = A duct v da
1.1.2. Lokális jellemzık, az áramlási szerkezet jellemzése Hibafeltárás, üzemállapot ellenırzése
Mérési adatok biztosítása ipari folyamatirányításhoz
Mérés-alapú kutatás-fejlesztés (K+F)
Numerikus áramlástani (Computational Fluid Dynamics, CFD) eszközök mérési validációja LDA: 1.00 0.95 0.90 0.85 0.80 0.75 0.70 R P A 0.1u c O C U CF H PV 5 10 15 20 25 30 35 40 θ [deg] S ST T W V P 1.00 0.95 0.90 0.85 0.80 0.75 0.70 R CFD: 0.1 u P A O C CF c H U PV 5 10 15 20 25 30 35 40 θ [deg] S ST T W P
1.2. Tárgyalt mennyiségek Ipari alkalmazásokhoz és K+F-hez kötıdıen: Globális jellemzık: Térfogatáram Tömegáram Lokális jellemzık: Skalárjellemzık: Nyomás (idıben átlagolt és ingadozó) Hımérséklet Vektorjellemzık: Sebesség (idıben átlagolt és ingadozó) 1.3. Igényes áramlásmérés : mitıl igényes?
1.4. Igényes áramlásmérés: általános tudnivalók A/ Mérési módszerek: a követelmények szerint Sebességmérés: Technika Prandtl-csı 1-komponenső CTA vagy LDA Mérés Átlagsebesség nagysága, pontszerő 1 átlag (és ingadozó) sebességkomponens, pontszerő 2-komponenső LDA 2 sebességkomponens, pontszerő Költség nagysr. 0.5 keur 25 keur 100 keur
Technika Mérés 3-komponenső LDA 2-komponenső PIV Stereo PIV 3 sebességkomponenskomponenskomponens, 2 sebesség- 3 sebesség- pontszerő síkban síkban Költség nagysr. 200 keur 200 keur 400 keur
B/ Igényes csak HA: a teljes kísérleti eljárás és kiértékelés is igényes Hangsebesség feletti szélcsatorna:
C/ Paradoxon: Tudnunk kell az eredményt, mielıtt nekikezdünk. Elmélet nélkül hallgatnak a tények.
D/ Az információ adta lehetıségek teljeskörő kihasználása ϕ r = c r u k 0.2 0.1 0-0.1 Lapátnyom 0.09 Csatornafal ψ=2r 1.5 1 0.5 0 cu u k Lapátnyom 1.5 Csatornafal 5-0.09 R 0 0.95 1 0.9 1.1 0.85 5 10 10 15 Járókerékagy 20 25 30 0.7 0.750.8 15 Járókerékagy 20 25 Tangenciális koordináta [deg] 35 30 Lapátmozgás Tangenciális koordináta [deg] 35 0.7 0.750.8 Lapátmozgás R 0.95 0.85 0.9 ϕ = c x uk 1.00 0.1u k ω 0.5 0.95 0.90 0 5 Lapátnyom 0.3 10 15 Járókerékagy 20 25 Tangenciális koordináta [deg] 30 0.2 35 0.5 Csatornafal 0.7 0.750.8 Lapátmozgás R 0.95 0.9 0.85 0.85 0.80 0.75 0.70 0.676 R 5 10 15 20 25 30 35 40 Tangenciális koordináta [deg]
2. SZONDÁK ÉS ÉRZÉKELİK AZ IDİBELI ÁTLAGNYOMÁS MÉRÉSÉRE 2.1. Statikus nyomás A zavartalan közeg nyomása 2.1.1. Gyakorlati alkalmazások: példák Áramlási veszteségek megítélése K+F
2. SZONDÁK ÉS ÉRZÉKELİK AZ IDİBELI ÁTLAGNYOMÁS MÉRÉSÉRE 2.1. Statikus nyomás A zavartalan közeg nyomása 2.1.1. Gyakorlati alkalmazások: példák Áramlási veszteségek megítélése K+F
A dinamikus nyomás meghatározásához p dynamic = 2 v ρ 2 = p t p 2.1.2. Mérési elv Az Euler egyenlet normális komponens egyenlete: 2 v p ρ = R n 2.1.3. Példák mérési konfigurációkra és eszközökre Belsı statikus nyomás megcsapolása fali furaton keresztül
Statikus nyomásszonda
Érmeszonda
Nyomásmultiplexer
2.2. Össznyomás A megállított közeg nyomása (torlóponti nyomás) 2.2.1. Gyakorlati alkalmazások: példák Áramlási veszteségek megítélése
2.2.2. Mérési elv A közeget meg kell állítani a mérıeszközzel. 2.2.3. Példák mérési konfigurációkra és eszközökre Pitot-csı
Kiel szonda Iránymérı szondák
2.3. Dinamikus nyomás 2.3.1. Gyakorlati alkalmazások: példák v = 2 ρ 2 ( p ) = ( p p) dynamic ρ t ρ = p RT 2.3.2. Mérési elv
2.3.3. Példák mérési konfigurációkra és eszközökre Egyetlen Pitot-csıvel
Pitot-csıvel és fali statikus nyomásmegcsapolással
Pitot-statikus szonda (Prandtl-csı)
6/ Nem-szabványos geometria v = k 2 p ρ
2.4. Sebesség-nagyság és irány mérése nyomásmérésre visszavezetve Hengerszonda v = k 2 ρ ( p p ) 3 2
Ötlyukú szondák (ötlyukú Pitot-csövek)
2.5. Nyomáskülönbség-távadók (nyomásszenzorok, manométerek) Folyadékos mikromanométerek Betz manométer
Membrános manométerek Villamos kapacitás-elv