FELÜLETI HŐMÉRSÉKLETMÉRŐ ÉRZÉKELŐK KALIBRÁLÁSA A FELÜLET DŐLÉSSZÖGÉNEK FÜGGVÉNYÉBEN



Hasonló dokumentumok
Mintapélda. Szivattyúperem furatának mérése tapintós furatmérővel. Megnevezés: Szivattyúperem Anyag: alumíniumötvözet

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Közlekedésmérnöki Kar Repülőgépek és hajók Tanszék

GÉPÉSZETI ALAPISMERETEK

Hőátviteli műveletek példatár. Szerkesztette: Erdélyi Péter és Rajkó Róbert

= 450 kg. b) A hó 4500 N erővel nyomja a tetőt. c) A víz tömege m víz = m = 450 kg, V víz = 450 dm 3 = 0,45 m 3. = 0,009 m = 9 mm = 1 14

Villámvédelem 3. #5. Elszigetelt villámvédelem tervezése, s biztonsági távolság számítása. Tervezési alapok (norma szerint villámv.

ALKALMAZOTT MŰSZAKI HŐTAN

Hőátviteli műveletek példatár

TARTÓSZERKEZETEK II.-III.

Hatvani István fizikaverseny forduló megoldások. 1. kategória

Dinamika. F = 8 N m 1 = 2 kg m 2 = 3 kg

Anyagátviteli műveletek példatár

1. MINTAFELADATSOR KÖZÉPSZINT JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

A m becslése. A s becslése. A (tapasztalati) szórás. n m. A minta és a populáció kapcsolata. x i átlag

Gyakorló feladatok a Kísérletek tervezése és értékelése c. tárgyból Kísérlettervezés témakör

Gyakorló feladatok a mozgások témaköréhez. Készítette: Porkoláb Tamás

Atomfizika zh megoldások

Egyedi cölöp süllyedésszámítása

A 32. Mikola Sándor Fizikaverseny feladatainak megoldása Döntı - Gimnázium 10. osztály Pécs pont

Kidolgozott minta feladatok kinematikából

Hőátviteli műveletek példatár. Szerkesztette: Mihalkó József, Erdélyi Péter és Rajkó Róbert

A 2006/2007. tanévi Országos középiskolai Tanulmányi Verseny második fordulójának feladatai és azok megoldásai f i z i k á b ó l. I.

GÉPSZERKEZETTAN - TERVEZÉS IDŐBEN VÁLTOZÓ IGÉNYBEVÉTEL, KIFÁRADÁS

Széchenyi István Egyetem MTK Szerkezetépítési és Geotechnikai Tanszék Tartók statikája I. Dr. Papp Ferenc RÚDAK CSAVARÁSA

GÉPSZERKEZETTAN - TERVEZÉS IDŐBEN VÁLTOZÓ IGÉNYBEVÉTEL, KIFÁRADÁS

FPC-500 hagyományos tűzjelző központ

MINERVA TÉRINFORMATIKAI RENDSZER ELEKTROMOS HÁLÓZAT TÉRINFORMATIKAI INTEGRÁCIÓJA

Gyengesavak disszociációs állandójának meghatározása potenciometriás titrálással

Mindennapjaink. A költő is munkára

Rugalmas állandók mérése

Folyadékok és gázok áramlása

Villamos gépek tantárgy tételei

A maximálisan lapos esetben a hurokerősítés Bode diagramjának elhelyezkedése Q * p így is írható:

Az aszinkron (indukciós) gép.

Rugalmas állandók mérése (2-es számú mérés) mérési jegyzõkönyv

Dr. Kovács László - Dr. Váradi Sándor Pneumatikus szállítás a fluid emelõ függõleges szállítóvezetékében

Al-Mg-Si háromalkotós egyensúlyi fázisdiagram közelítő számítása

Miért kell az autók kerekén a gumit az időjárásnak megfelelően téli, illetve nyári gumira cserélni?

1.40 VARIFORM (VF) Légcsatorna idomok. Légcsatorna rendszerek

Mechanika A kinematika alapjai

Csak felvételi vizsga: csak záróvizsga: közös vizsga: Villamosmérnöki szak BME Villamosmérnöki és Informatikai Kar május 31.

MAKING MODERN LIVING POSSIBLE. Hatékony megoldás minden szinten. Hűtő/Fűtő rendszerek hidraulikai szabályozása KÉZIKÖNYV. abqm.danfoss.

Azért jársz gyógyfürdőbe minden héten, Nagyapó, mert fáj a térded?

Koppány Krisztián, SZE Koppány Krisztián, SZE

Ellenáramú hőcserélő

Hidraulikatömítések minősítése a kenőanyag rétegvastagságának mérése alapján

Áramlástan feladatgyűjtemény. 2. gyakorlat Viszkozitás, hidrosztatika

Portfólióelméleti modell szerinti optimális nyugdíjrendszer

Frekvenciatartomány Irányítástechnika PE MI BSc 1

Felszín alatti hidraulika. Dr. Szőcs Péter, Dr. Szabó Imre Miskolci Egyetem, Hidrogeológiai Mérnökgeológiai Tanszék

Forgó mágneses tér létrehozása

Modern Fizika Labor. 2. Elemi töltés meghatározása

Márkus Zsolt Értelmezések, munkapont beállítások BMF -

Folyadékok és gázok áramlása

- IV.1 - mozgó süllyesztékfél. álló süllyesztékfél. 4.1 ábra. A süllyesztékes kovácsolás alapelve

Hőmérsékleti sugárzás

Laplace transzformáció

Matematikai geodéziai számítások 10.

1. Gépelemek minimum rajzjegyzék

TestLine - Fizika 7. osztály mozgás 1 Minta feladatsor

Szent István Egyetem KÖZÉPMÉLY LAZÍTÓK MUNKÁJÁNAK AGROTECHNIKAI, TALAJFIZIKAI ÉS ENERGETIKAI JELLEMZİI. Doktori (Ph.D.) értekezés tézisei

Tevékenység: Tanulmányozza, mi okozza a ráncosodást mélyhúzásnál! Gyűjtse ki, tanulja meg, milyen esetekben szükséges ráncgátló alkalmazása!

Smart. Solid. Secure.

HŐKÖZLÉS ZÁRTHELYI BMEGEENAMHT. Név: Azonosító: Helyszám: K -- Munkaidő: 90 perc I. 30 II. 40 III. 35 IV. 15 ÖSSZ.: Javította:

Érzékelők és beavatkozók

Az üzemanyagcellákat vezérlı egyenletek dokumentációja

Se acord 10 puncte din oficiu. Timpul efectiv de lucru este de 3 ore. Varianta 47

SZERKEZETI CSATLAKOZÓK

Szakács Jenő Megyei Fizika Verseny, II. forduló, Megoldások. F f + K m 1 g + K F f = 0 és m 2 g K F f = 0. kg m

Jeges Zoltán. The mystery of mathematical modelling

Kompresszoros hőszivattyúk optimalizálása épületgépész feladatokra

A pontszerű test mozgásának kinematikai leírása

4. A bolygók mozgása 48 A TESTEK MOZGÁSA

BROADBAND MEDIA HUNGARY Távközlési Szolgáltató Korlátolt Felelősségű Társaság

2. Rugalmas állandók mérése

2-17. ábra ábra. Analízis 1. r x = = R = (3)

JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

1. feladat Összesen: 12 pont

Fizika feladatok. 1. Feladatok a termodinamika tárgyköréből november 28. Hővezetés, hőterjedés sugárzással. Ideális gázok állapotegyenlete

1. A mozgásokról általában

Raiffeisen Bank Zrt Budapest, Akadémia u. 6. Raiffeisen Direkt: (06-40) Fôvárosi Törvényszék Cégbírósága Cégjegyzékszám:

SZENT ISTVÁN EGYETEM

NYOMÁS ÉS NYOMÁSKÜLÖNBSÉG MÉRÉS. Mérési feladatok

Tartalomjegyzék. dr. Lublóy László főiskolai docens. Nyomott oszlop vasalásának tervezése

Volumetrikus elven működő gépek, hidraulikus hajtások (17. és 18. fejezet)

NAGYFESZÜLTSÉGŰ ALÁLLOMÁSI SZERELVÉNYEK. Csősín csatlakozó. (Kivonatos katalógus) A katalógusban nem szereplő termékigény esetén forduljon irodánkhoz.

Integrált mikrorendszerek

Az aktív hőszigetelés elemzése 1. rész szerző: dr. Csomor Rita

Praktikus tippek: Lambdaszondák ellenőrzése és cseréje

MÁTRAI MEGOLDÁSOK. 9. évfolyam

2006/2007. tanév. Szakács Jenő Megyei Fizika Verseny I. forduló november 10. MEGOLDÁSOK

A BLOWER DOOR mérés. VARGA ÁDÁM ÉMI Nonprofit Kft. Budapest, október 27. ÉMI Nonprofit Kft.

FIZIKA EMELT SZINTŰ KÍSÉRLETEK 2011

2. Rugalmas állandók mérése jegyzőkönyv javított. Zsigmond Anna Fizika Bsc II. Mérés dátuma: Leadás dátuma:

A mágneses szuszceptibilitás vizsgálata

RANGSOROLÁSON ALAPULÓ NEM-PARAMÉTERES PRÓBÁK

2. mérés Áramlási veszteségek mérése

FIZIKA tankönyvcsaládjainkat

AZ ÉPÜLETEK ENERGETIKAI JELLEMZŐINEK MEGHATÁROZÁSA ENERGETIKAI SZÁMÍTÁS A HŐMÉRSÉKLETELOSZLÁS JELENTŐSÉGE

Mérnökirodai szolgáltatásunk keretében további felvilágosítással, szakmai tanácsadással is állunk tisztelt ügyfeleink rendelkezésére.

Átírás:

FELÜLETI HŐMÉRSÉKLETMÉRŐ ÉRZÉKELŐK KALIBRÁLÁSA A FELÜLET DŐLÉSSZÖGÉNEK FÜGGVÉNYÉBEN Andrá Emee* Kivonat Az OMH kifejleztett egy berendezét a kontakt, felületi hőméréklet érzékelők kalibráláára é a méréi hibát meghatározó tényezők tanulmányozáára. Egy új kutatá eredménye az a kalibrálái eljárá, amely, tekintettel az ipari igényekre, meghatározza a hőmérékleti hiba függéét a fűtött felület dőlézögétől. A cikk zeretné felhívni a figyelmet a kalibráció görbék azono jellegére, függetlenül a felület hőmérékletétől é anyagözetételétől, valamint az érzékelő kialakítáától. 1. BEVEZETÉS Számo ipari é tudományo alkalmazá igényli a felületi hőméréklet méréét. Laboratóriumunk az elők között fejleztett ki egy elektromo fűtéű, felületi hőmérékletmérére haználato etalon berendezét (1.ábra), amely a környezeti hőméréklet é 600 C közötti zéle hőméréklettartományban működik. A fűtött tárca cerélhető, felölelve a különböző hővezetéű anyagok zéle káláját az ideáli hővezetéű alumíniumtól egézen a hőzigetelő bakelitig vagy kerámiagyapotig. A felületi érzékelő kalibráláának alapja a felületi etalon hőméréklet é a fűtött felületre ráhelyezett érzékelő által mutatott hőméréklet özehaonlítáa. Az alkalmazott kalibrálái eljárá magába foglalja a felületi hőmérékletnek extrapolációval való meghatározáát az érzékelő ráhelyezée előtt [1]. Tavaly az OMH hangolta öze azt a felületi hőmérékletméréel kapcolato EUROMET (Európai Metrológiai Szövetég) nemzetközi özehaonlító mérét, amely a legelő volt a világon é tizenegy orzág vett rézt. A körméré ikere volt: igazolta a réztvevő metrológiai intézetek képeégét felületi érzékelők kalibráláára é azt, hogy a méréi hibáik özhangban vannak a méréi bizonytalanágokkal. Az etalon berendezéek felépítéének különbözőége ellenére a méréi eredmények meglepően közel vannak egymához. Ezen együttműködé eredménye jövőre a Tempmeko 004 konferencián lez bemutatva. 1.ábra: Az OMH etalon felületi berendezée.ábra: A felület extrém helyzetei Szilárd tetek felületén végzett hőmérékletméré eetén, a hőáram függ egyrézről a tet é a környezete közti hőméréklet különbégtől, márézről a hőátviteli tényezőtől (amely magába foglalja a hővezetét, a hőátadát é a ugárzát). Egy adott felület ténylege hőmérékletének meghatározáa érdekében a felületi érzékelő által mutatott értéket korrigálni kell. Ez a korrekció főleg az alábbi három tényezőtől függ: a fűtött felület jellemzői: a tárca geometriai é hőfizikai jellemzői, hőméréklete, felületének minőége (érdeég, oxidáció) a felület érzékelő hatáa: típua, kialakítáa, geometriai é hőfizikai jellemzői [] hőátviteli ajátoágok: A felület é az érzékelő, valamint az érzékelő é a környezete közötti hőátadá minőége befolyáolja a fűtött felület é az érzékelő érintkezéi felülete közti hőméréklet különbéget, vagyi a méréi hibát. A fűtött felület közvetlen közelében egy vékony légréteg található, amelynek jellemzői befolyáolják a hőátadát. * Orzágo Méréügyi Hivatal

A.ábrán látható zürkített rézek ezt a termiku határréteget ábrázolják, ahol a hőméréklet lényegeen nagyobb mint a környezeti hőméréklet (ta). Az (a) eetben (α=0 ) az érzékelő teljeen benne található a feláramló meleg levegőben, míg a (b) eetben (α=90 ) cak az érzékelőnek egy réze. A (c ) eetben (α=180 ) az érzékelőt körbevevő levegő hőméréklete gyakorlatilag azono a környezeti hőméréklettel.. A FELÜLET KÜLÖNBÖZŐ DŐLÉSSZÖGÉN ALAPULÓ KALIBRÁLÁSI MÓDSZER A méréi eredményt nagymértékben befolyáolja a méréi módzer [] [3]. Az etalon felületi hőmérékletmérő berendezé vázlato rajza a 3.ábrán látható. A hőméréklet zabályozáa a fűtőtárcába beépített hőelem egítégével történik. K típuú hőelempár méri a mérőtárca belő hőmérékletét, amelyet a távolágok imeretében extrapolálhatunk a felületre. A méréi adatokat a zámítógép ábrázolja, tárolja é feldolgozza. 3.ábra: Az etalon felületi hőmérékletmérő berendezé ematiku rajza A méréeket 100 C é 400 C között végeztük Teto műzerrel é három különböző típuú érzékelővel (4.ábra), amelyek különböző mértékben torzítják a hőmérékleti mezőt a tárca belejében: 4.ábra: A felületi hőmérékletmező torzuláa különböző érzékelők ráhelyezée eetén - S1 érzékelő, típua Teto 060.039, kereztzála rugalma hőelemzalaggal - S érzékelő, típua Omega 88010K, rugalma hőelemzalaggal - S3 érzékelő, típua Teto 060.069, nem rugalma kici fejjel A környezeti hőméréklet 3 C volt. A fűtött ík tárca anyagául alumíniumot é rozdamente acélt haználtunk, amelyek hővezetéi tényezője λ=30 W/m K, illetve 30 W/m K. A tárcák átmérője 100 mm, vatagáguk 0 mm. A kalibrálá kezdetén extrapolációval meghatározára került a felületi hőméréklet, mielőtt az érzékelőt ráhelyeztük a felületre. A méréeket hét különböző dőlézögű felület eetén végeztük el 0 é 180 között.

5.ábra: Az S1 é S érzékelők kalibrálái görbéje alumínium tárca eetén A méréi eredmények azt mutatják, hogy a hőmérékleti hiba jelentően változik a felület dőlézöge függvényében (5., 6.ábra). A diagramra helyezett pontok húz méré átlagértékei, adott hőméréklet, érzékelő, tárca-anyag é dőlézög eetén. A folytono görbék harmadfokú függvényből kapott trend-vonalak. A zaggatott vonalak határolják a bizonytalanági ávot. A diagramokon látható, hogy a görbéknek ugyanaz a jellege, függetlenül a felületi hőméréklettől, anyagtíputól é érzékelő kontrukciótól. 6.ábra: Az S1 é S3 érzékelők kalibrálái görbéje acél tárca eetén A 7.ábra bemutatja a 0 dőlézöghöz vizonyított zázaléko eltéréeket: alumínium tárca eetén az S1 érzékelőét, acél tárca eetén az S3 érzékelőét. Ézrevehető, hogy milyen jelentő a méréi hiba függée a dőlézögtől (több mint 60 %).

7.ábra: A 0 dőlézöghöz vizonyított eltéréek az S1 é S3 érzékelők eetén 3. A MÉRÉSI EREDMÉNYEK ELEMZÉSE 3.1. A felületi érzékelő elméleti modellje A tapintó érzékelőt elméletileg úgy tekinthetjük mint egy vége hozúágú, egyik végén állandó hőmérékletű ( t w ) fűtött rudat, amely a végtelen, állandó hőmérékletű t a térbe konvekcióval é ugárzáal adja le a hőt. A tapintó érzékelő d külő átmérőjű, falvatagágú, h hozúágú ürege rúd modelljének felel meg. A következő geometriai paraméterek határozhatók meg az ürege rúdra vonatkozóan: a rúd hővezetéi kereztmetzete A = π d é a rúd kerülete K = π d. A rúd által konvekcióval leadott hőáram a következő képlettel zámolható [3], [4]: a h a h e e Qk = λ A a ( tw ta ) a = α K a h a h e + e λ A, ahol α a rúd-környezet hőátadái tényező, λ a rúd hővezetéi tényezője. Az α hőátadái tényező értéke a Nuelt zámban zerepel [5]: α X n λ Nu = Nu = c ( Gr Pr) K α λ = a n c Gr Pr K a X ( ), ahol X a felület jellemző geometriai mérete, λ a a rúd által leadott hőteljeítményt felvevő közeg hővezetéi tényezője, c, n é K a felület geometriájától é a gravitáció térhez vizonyított helyzetétől függő tényezők, Gr a Grahof zám é Pr a Prandtl zám. A zakirodalom [3] két zélőége eetben adja meg a c, n, é K együtthatók é az X geometriai paraméter értékeit. Függőlege rúd eetén: Vízzinte rúd eetén: X = d, c = 0,47, n = 0, 5 é K = 1. X = h Pr, c = 0,686, n = 0,5 é K = 1+ 1,05 Pr A rúd által ugárzáal leadott hőteljeítmény a következő képlettel zámítható [3], [4]: 4 4 Q = σ A ε ( T T ) R R, ahol σ a Boltzmann állandó, A R a ugárzó felület területe, ε R a felület ugárzái tényezője, T m a ugárzó felület abzolút átlaghőméréklete é T a a környezet abzolút hőméréklete. A rúd által leadott öz hőteljeítmény egyenlő lez: Q t = Qk + QR Számítáokat végeztünk az S1 érzékelő eetén a I. TÁBLÁZAT következő paraméterekkel: d t Q kv Q kh Q R Q tv Q th = 4mm, = 0,5mm, h = 150mm, ta = 3 C é ε R = 05,. A zámítáok eredményeit I. TÁBLÁZAT tartalmazza, [ C] [W] [W] [W] [W] [W] amelyben a v index a függőlege, a h index pedig a 100 0,306 0,448 0,130 0,436 0,579 vízzinte érzékelőre vonatkozó értékek. 00 0,758 1,110 0,379 1,137 1,489 R m a 300 1,31 1,80 0,746 1,977,548 400 1,714,510 1,65,980 3,775 3.. A felületi hőméréklet érzékelők méréel é zámítáal meghatározott hibáinak özehaonlítáa A méréi hiba az érzékelő által mutatott t hőméréklet é a fűtött tárca t w hőméréklete közti különbég é függ a ϕ zögtől: dtm = t t w A felület mentén kialakuló áramlá hőtani zempontból deformálja a környezet hőmérékletterét. Három zélőége eetben a termiku határréteg a.ábrán követhető. Megfigyelhető, hogy a tapintó érzékelő feje környezetében a ϕ = 180 eetén legvékonyabb a határréteg, így jó megközelítéel az elméleti hibagörbét ezen a ponton lehet catlakoztatni a mért hőméréklet hibagörbéhez (8.ábra): dt th ( 180 ) = dtm ( 180 ) A (v) függőlege helyzetben a Q tv hőáram felírható: dt th f ( 180 ) Qtv = f Tekintetbe véve a fenti özefüggét, meghatározható az arányoági tényező értéke: 0,5.

Qtv f = dtm ( 180 ) Felhaználva a táblázatból a tw hőmérékletnek megfelelő Qth öz hőteljeítmény értéket, kizámíthatjuk az Q elméleti hiba értékét ϕ=90 eetén: dt ( ) th th 90 = f Az elméleti hibafüggvény egy zimmetriku görbe lez a ϕ = 90 függőlegehez vizonyítva ( dt th ( 0 ) = dtth ( 180 )). A zakirodalomban nem találhatóak közbenő zögekre érvénye zámítái képletek. Feltételezve egy máodfokú függvénnyel történő leíráát az elméleti hibának: dt = a ϕ + b ϕ + c th, a [ ϕ =, dt ( 0 )], [ ϕ =, dt ( 90 )] é [ =, dt ( 180 )] 0 th 90 th ϕ 180 th értékpárok imerete lehetővé tezi az a, b é c együtthatók értékeinek meghatározáát. A ddt th eltéré az elméleti é a mért hőméréklet-hibák között a következő kifejezéel határozható meg: ddtth dtm dt th Az S1 érzékelőre kizámoltuk a dtth é ddtth értékeit, amelyek a 9.ábrán láthatók. A ddtth a következő formában fejezhető ki: dth = ( 180 ϕ ) ( ak + bk ϕ + ck ϕ ),ahol a legkiebb négyzete hiba módzerével meghatározhatók az a, b and c együtthatók. k k k 8.ábra: A mért é az elméleti hőméréklet-hiba változáa a dőlézög függvényében 9.ábra: Az elméleti hőméréklet-hiba eltérée a mért hőméréklet hibától 3.3. Az elméleti é a méréel meghatározott hibák közti különbég fizikai magyarázata A h hozúágú érzékelő-fej é, bizonyo zög értéktartományokban, az érzékelő rúd egy réze i a felület mentén kialakult termiku határrétegben található (11.ábra.). A fűtött felület é az érzékelő környezetében kialakuló áramlá é termiku határréteg a 10.ábrán bemutatott különböző zög értéktartományokban értelmezhető. 10.ábra: Hőáram é határréteg Egy ík lap mentén kialakult klaziku termiku határrétegben a hőméréklet elozlát a következő függvénnyel lehet leírni, amely cak a ϕ [ ϕ kr1, ϕ kr ] zög értéktartományban igaz [6]: y tbl ta = ( tw ta ) 1 δt, ahol δt a termiku határréteg vatagága.

Az érzékelő által leadott öz hőteljeítmény egyenlő kell legyen az érzékelőbe belépő hőteljeítménnyel. A fűtött felület által az érzékelő fejnek közvetlenül leadott hőáram a következő formában írható: Qw = f dt m Az érzékelő fej nem cak a catlakozái felületén kereztül kap hőáramot, hanem a termiku határrétegtől i, ezért felírható a következő egyenlet: Q t = Qw + Qbl, ahol Qt az érzékelő rúdja által leadott hőáram, Qw é Q bl az érzékelőbe belépő hőáramok a fej-felület, valamint a határréteg kontakt felületen kereztül. Tekintetbe véve, hogy Q t = f dt th, megfigyelhető, hogy az elméleti é a mért hőméréklet-hibák különbége a termiku határrétegnek tudható be: Qbl = dtth dtm = ddt th f Kvalitatív leíráát a ddt th változáának a ϕ zög függvényében el lehet végezni Qbl hőáram változáának elemzéével. A fűtött tárca által konvekcióval leadott hőáram eetén kíérletileg igazolt tény [3] [5], hogy: Q wk ( ϕ = 0 ) Q ( ϕ = 90 ) Q ( ϕ = 180 ) Q wk wk wk Tehát a Q wk hőáram é a q fajlago hőáram monotonon cökkenő függvény (1.ábra). 11.ábra: A felületi hőmérékletméré modellje 1.ábra: A határréteg é az érzékelő közti hőátadá elemzée A termiku határréteg hőméréklet elozláából következik, hogy a q fajlago hőáram fordítottan arányo a határréteg δt vatagágával, így a δt monotonon növekvő függvény a ϕ [ ϕ kr1, ϕ kr zög értéktartományban. A ϕ = 90 zöghöz vizonyítottan, zimmetriku ϕ értékekre ( ϕ1 = 90 ϕ, ϕ = 90 + ϕ ), igaz lez hogy δt1 δt. A 8.ábrán látható, hogy az érzékelő fej h magaágára vonatkozó rétegben a határréteg középhőmérékletei között a következő özefüggé létezik: tmhbl tmhbl1, vagyi a t mhbl monotonon növekvő függvény (1.ábra). Az érzékelő fej h magaágára vonatkozó határrétegben az áramlái ebeég a ϕ = 90 zög eetén a legnagyobb (1.ábra). A határréteg által a h magaágú fejnek átadott hőáram arányo az u mhbl ebeéggel é a t mhbl hőméréklettel, vagyi: Qbl umhbl tmhbl Tekintetbe véve az é a t változáát a zög függvényében, egyértelmű, hogy a Q már nem lez u mhbl mhbl ϕ bl zimmetriku a ϕ = 90 függőlegehez vizonyítva, ami magyarázatot ad ddt th azimetriájára. ] A Q bl változá leírható a ϕ 0, ϕkr1 zög intervallumban a 10.ábra alapján. A ϕ = 0 zög eetén a termiku határréteg nem cak a fejet, hanem az egéz érzékelő rudat i körülvezi (.ábra). A ϕ zög növeléével mind több réze az érzékelő rúdnak kikerül a termiku határrétegből. Így a, ebben a zög értéktartományban monotonon cökkenő függvény lez. A változáa a ϕ ϕ kr, 180 értékintervallumban a 10.ábra alapján elemezhető. A ϕ = 180 Q bl ] eetén (.ábra), a feláramló hideg közeg zinte elfújja a termiku határréteget az érzékelő feje közeléből, így jó megközelítéel felírható hogy Q [ bl [ Q bl (ϕ = 180 ) 0. A 10.ábra termiku é áramlái határréteg émái alapján ]

kijelenthető, hogy ebben a zög értékintervallumban a q bl monotonon cökkenő függvény. A 1.ábrán ematizált Q bl = f ( ϕ ) függvény formailag jól egyezik a 9.ábrán látható ddt th függvénnyel.

4. A FŰTÖTT TÁRCSA FELETTI ÁRAMLÁSI KÉP ELEMZÉSE 4.1. Különböző dőlézögek eetén a hőméréklet mért értékei a fűtött tárca feletti légréteg két pontjában Az áramlái é hőmérékleti vizonyok elemzéére méréekre került or egy d=1,6 mm átmérőjű, l=150 mm hozúágú, K típuú köpenyhőelemmel, amelynek érzékelő végét h=3 mm távolágra helyezkedett el a D=100 mm átmérőjű fűtött tárca középpontja, illetve R=100 mm távolágra a berendezé külő felülete felett (13.ábra). A tárca középpontjában elhelyezett köpenyhőelem által mért t1 hőméréklet gyakorlatilag megegyezik az érzékelő rudat körülvevő levegő hőmérékletével. Az R távolágra elhelyezett hőelem által mért t hőméréklet az áramlái kép változááról ad értéke információkat. A t1 é t hőmérékletek változáa a ϕ zög függvényében a ϕ [0 90 ] zögintervallumban a 13.ábrán követhető. 13.ábra: Hőmérékletváltozá a dőlézög függvényében a fűtött tárca feletti térben A t1 hőméréklet a ϕ zög függvényében egy monotonon cökkenő függvény. Ezért, állandó felületi hőméréklet eetén, a felületi hőmérékletérzékelő hibájának növekedée a környezeti hőmérékletcökkenének tulajdonítható. A t1 hőméréklet változáa a ϕ zög függvényében egyértelműen megmagyarázza a felületi érzékelő hibájának növekedéét a ϕ [0 90 ] zögintervallumban. A t1 é t hőmérékletek változáának együtte elemzée lehetőéget nyújt a fűtött tárca feletti légtér áramlái képének módoulááról a dőlézög függvényében. 4.. Az áramlái kép minőégi elemzée A t hőméréklet változáának megértééhez a Coanda effektu haználható. Feltételezve egy zabad légugár áramláát egy δ törézögű fal mentén, a úrlódái erő az A-B-C törtvonallal határolt térben egy zekunder mozgát hoz létre (14.a.ábra). 14.ábra: Coanda effektu Az L áramvonal M távoli pontjában az áramlái ebeég gyakorlatilag nulla (v M 0) é a nyomá megegyezik a környezet nyomáával (p M =p atm ). Ugyanazon áramvonal I pontjában, amely a B törépont közelében van, a ebeég már nem nulla értékű (v I 0). Alkalmazva az M é I pontok között a Bernoulli egyenletet, következik hogy az I pontban a nyomá kiebb lez mint a környezeti nyomá, tehát a B-A áramvonal mentén a nyomá értéke a p amb alá eik. ρ v p I + I = p amb p ρ v I = pamb I p amb

Tekintetbe véve a nyomákülönbéget a zabad légugár belő B-A áramvonala é külő D-E áramvonala között, a légugár ráhajlik a B-C felületre(14.b.ábra). A felfelé néző, ki D átmérőjű tárcák eetén az áramlái kép a.ábrán követhető. A berendezé nem fűtött felülete mentén (SI) áramló levegőt a tárca felmelegíti é kialakul egy feláramló, meleg légugár (C). A fűtött felület növekedéével több kürtő i kialakulhat. A kör alakú tárcák eetén (15.ábra) kialakul egy központi meleg légugár(c) mint a.ábrán, de kialakulhat egy vagy több cő formájú légugár i (T) [4]. Az áramlá úgy rendeződik, hogy a cő formájú légugár (LE) külő E- é (LI) belő I pontjában a ebeégek- é így a nyomáok egyenlők. 15.ábra: Áramlái kép δ=90 eetén 16.ábra: Áramlái kép ϕ [0 10 ] eetén A felület döntéével az LE áramvonal eredeti δ=90 zöge cökken. Ez a folyamat a 13.ábrán a ϕ [0 10] intervallumban látható: a t hőméréklet gyakorlatilag állandó, a t1 hőméréklet pedig fokozatoan cökken. Özehaonlítva a 15. 16.ábrák áramlái képeit ez a vielkedé egyértelmű, mivel a t hőmérékletet mérő hőelem gyakorlatilag ugyanazon hőmérékleti térben marad, míg a t1 hőmérékletet mérő hőelem egy réze fokozatoan kikerül a C központi meleg légugár hatáa alól. A δ zög cökkenéével az LE áramvonal E pontjában a ebeég nő, tehát a nyomá cökken, ami a Coanda effektu megjelenée miatt a T légugár jobb oldali ágának a felületre való lezíváát eredményezi (17.ábra). A ϕ [10 5] intervallumot az jellemzi, hogy a t hőelem bekerül a meleg légugárba (13.ábra). A ϕ [5 35] intervallumban jellemző az LE áramvonallal határolt (LER) területben az áramlái ebeég növekedée, ami a t cökkenéét eredményezi (13.ábra). A ϕ [35 55] zögintervallumban, a Coanda effektu miatt, előzör a C központi légugár, majd a T légugár baloldali ága i lezívódik a fűtött felületre. A 18.ábra bemutatja a klaziku határréteget [5][6], amely ϕ [55 90]-re érvénye. 17.ábra: Áramlái kép ϕ [10 5 ] eetén 18.ábra: Áramlái kép ϕ [55 90 ] eetén 5. KÖVETKEZTETÉSEK A felületi érzékelővel történő mérét zámo olyan tényező befolyáolja, amely még ninc zámzerűítve é amely kalibrálá orán határozható meg. A cikk egy ilyen lényege hibatényező jelentőégét tanulmányozza. A méréi eredmények egyértelműen bizonyítják, hogy a felület dőlézöge lényegeen befolyáolja a hőméréklet-hibát, ami a tárca feletti légtér konvekció áramlái képének változáával magyarázható. Az új méréi módzer, a méréi eredmények é ezek elméleti elemzée egyedülálló a zakirodalomban.

SZAKIRODALOM [1] R. Morice, E. Andrá, E. Devin, T. Kovác, "Contribution for the calibration and the ue of urface temperature enor", Tempmeko Proceeding, vol., pp.1111-1116, 001. [] F. Bernhard, S. Augutin, H. Mammen, K.D. Sommer, E. Tegeler, M. Wagner, U. Demich, "Calibration of contacting enor for temperature meaurement on urface", Tempmeko Proceeding, vol. 1, pp. 57-6, 1999. [3] M.A. Mihejev, "Bae of practical calculation concerning the heat-tranfer", "A hőátadá gyakorlati zámítáának alapjai" Tankönyvkiadó, Budapet, 1990. [4] T. Környey, "Tranmiion of heat", "Hőátvitel", Műegyetemi kiadó, Budapet, 1999. [5] H. Y. Wong, "Heat tranfer for engineer", Longman Group Limited, London, 1983. [6] E. R. G. Eckert, R. M. Drake Jr., "Heat and Ma Tranfer", Mc Graw - Hill Book Company, Inc., New York, Toronto, London, 1959. SZERZŐ: Andrá Emee, Hőméréklet- é Optikai Méréek Oztály, Orzágo Méréügyi Hivatal (OMH), 114 Budapet, Németvölgyi út 37-39, telefon: 36 1 4585963, fax: 36 1 458597, E-mail: e.andra@omh.hu