PL178253B1

PL178253B1 - Method of measuring from wall surface a heat flux and fluctuations thereof

Info

Publication number: PL178253B1
Application number: PL95311418A
Authority: PL
Inventors: Leon Bogusławski
Original assignee: Politechnika Poznanska
Priority date: 1995-11-17
Filing date: 1995-11-17
Publication date: 2000-03-31
Also published as: PL311418A1

Abstract

The method of measuring heat flow and its fluctuations at a wall surface uses a constant-temperature anemometer sensor to carry out measurements. Unique characteristics: The measuring signal from the sensor (3) is registered in the conditions of stepwise changes in heat transfer. Then, the average heat transfer and fluctuation index is determined, without the need to calibrate the sensor.

Description

Przedmiotem wynalazkujest sposób pomiaru strumienia ciepła i jego fluktuacji z powierzchni ścianki, umożliwiający określenie gęstości strumienia ciepła lub współczynnika przejmowania ciepła na badanych powierzchniach.The subject of the present invention is a method of measuring the heat flux and its fluctuation from the wall surface, enabling the determination of the heat flux density or the heat transfer coefficient on the tested surfaces.

Dotychczas pomiaru strumienia ciepła z powierzchni ścianki dokonywano przez umieszczenie rezystora na badanej powierzchni, połączonego z układem elektrycznym, umożliwiającym określenie mocy strumienia ciepła dysypowanego na tym czujniku. Określenie wielkości strumienia ciepła oddawanego na drodze konwekcji do płynu, jak również strumienia strat ciepła do podłoża, na którym zainstalowano czujnik, następowało na drodze kalibracji.So far, the measurement of the heat flux from the wall surface has been made by placing a resistor on the tested surface, connected to the electric system, enabling the determination of the heat flux power dissipated on this sensor. Determination of the amount of heat flux released by convection to the fluid, as well as the heat loss flux to the substrate on which the sensor was installed, was performed by calibration.

Ze względu na dużą pojemność cieplną układu, czujnik taki nie ma możliwości pomiaru fluktuacji strumienia ciepła, ajedynie wielkości strumienia ciepła oddawanego do płynu. Sposób pomiaru w takim układzie wymaga zazwyczaj wzorcowania w znanych warunkach konwekcji ciepła.Due to the large heat capacity of the system, such a sensor cannot measure the fluctuation of the heat flux, only the size of the heat flux transferred to the fluid. The method of measurement in such a system usually requires calibration under known heat convection conditions.

W sposobie według wynalazku, do pomiaru wykorzystuje się stałotemperaturowy czujnik termoanemometryczny. Istota wynalazku polega na tym, że sygnał pomiarowy z czujnika rej estruj e się w warunkach skokowej zmiany przejmowania ciepła, po czym wyznacza się współczynnik przejmowania ciepła i fluktuacji, bez konieczności wzorcowania czujnika.In the method according to the invention, a constant temperature thermoanemometric sensor is used for the measurement. The essence of the invention consists in the fact that the measurement signal from the sensor is recorded in the conditions of a step change in heat transfer, and then the heat transfer and fluctuation coefficient is determined, without the need to calibrate the sensor.

Sposób według wynalazku umożliwia określenie gęstości mierzonego strumienia ciepła i jego fluktuacji bezpośrednio w oparciu o charakterystykę elektryczną mostka, wymiary czujnika i różnicę temperatur oraz wykonanie pomiaru z dużą dokładnością.The method according to the invention makes it possible to determine the density of the measured heat flux and its fluctuation directly on the basis of the electrical characteristics of the bridge, the dimensions of the sensor and the temperature difference, and to perform the measurement with high accuracy.

Sposób według wynalazku zilustrowano w przykładzie wykonania na rysunku, który przedstawia schemat blokowy układu do pomiaru strumienia ciepła ijego fluktuacji z powierzchni ścianki.The method according to the invention is illustrated in an embodiment in the drawing which shows a block diagram of a system for measuring the heat flux and its fluctuation from the wall surface.

W układzie tym stałotemperaturowy czujnik 3 jest montowany w badaną powierzchnię 5 i jest osłonięty ruchomą osłoną 4 izolującą czujnik 3. Czujnik 3, stanowiący element pomiarowy sondy 6, jest połączony z termoanemometrem stałotemperaturowym 7, którego wyjście łączy się z wejściem cyfrowego rejestratora 8 sygnału pomiarowego, połączonego z komputerem 9 analizującym sygnał pomiarowy uzyskany z rejestratora 8.In this system, the constant-temperature sensor 3 is mounted in the tested surface 5 and is covered with a movable cover 4 insulating the sensor 3. The sensor 3, being the measuring element of the probe 6, is connected to a constant temperature thermoanemometer 7, the output of which connects to the input of the digital recorder 8 of the measuring signal, connected with a computer 9 analyzing the measurement signal obtained from the recorder 8.

Układ działa w następujący sposób: czujnik stałotemperaturowy 3, początkowo odizolowany od konwekcji, jest następnie poddawany w sposób skokowy oddziaływaniu, intensyfikującej przejmowanie ciepła, uderzającej strugi swobodnej 2 uzyskiwanej z emitera tej strugi w postaci dyszy 1. Następuje skok sygnału pomiarowego, odpowiadający konwekcyjnemu strumieniowi ciepła. Sygnał ten jest rejestrowany w rejestrze 8 przy użyciu cyfrowego toru pomiarowego i następnie podlega analizie przy wykorzystaniu komputera 9. Napięciowy skok sygnału jest przeliczony na wielkość strumienia ciepła przy wykorzystaniu równania bilansu mostka termoanemometrycznego. Obliczony strumień ciepła, odpowiadający konwekcyjnemu strumieniowi, po podzieleniu przez powierzchnię aktywną czujnika i różnicę temperatur (czujnik-płyn) umożliwia wyznaczenie lokalnego współczynnika ciepła.The system works as follows: the constant temperature sensor 3, initially isolated from convection, is then subjected to a stepwise effect of a striking free jet 2 obtained from the emitter of this stream in the form of a nozzle 1. The measurement signal jumps, corresponding to the convective heat flux. . This signal is recorded in register 8 using a digital measurement path and then analyzed using a computer 9. The voltage step of the signal is converted into the amount of heat flux using the equation of the thermoanemometric bridge balance. The calculated heat flux, corresponding to the convective flux, after dividing by the sensor's active surface and the temperature difference (sensor-fluid) allows the local heat coefficient to be determined.

178 253178 253

Następnie, po odjęciu od sygnału zawierającego fluktuację wartości średniej a, uzyskuje się przebieg fluktuacji współczynnika przejmowania ciepła <H(t) w paśmie do około 5 KHz.Then, subtracting from the signal containing the fluctuation of the mean value a, a fluctuation course of the heat transfer coefficient <H (t) is obtained in the band up to about 5 KHz.

178 253178 253

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz. Cena 2,00 zł.Publishing Department of the UP RP. Circulation of 70 copies. Price PLN 2.00.

Claims

Patent claim

The method of measuring the heat flux and its fluctuation from the wall surface, in which the measurement is performed using a constant temperature thermoanemometric sensor, characterized in that the measurement signal from the sensor (3) is recorded in the conditions of a step change in heat transfer, and then the average heat transfer coefficient is determined and fluctuations, without the need to calibrate the sensor.

* * *