RU86751U1

RU86751U1 - MEASURING AERODYNAMIC INSTALLATION

Info

Publication number: RU86751U1
Application number: RU2009116202/22U
Authority: RU
Inventors: Василий Канонович Москаев; Александр Никифорович Шестопалов; Надежда Павловна Кириленко
Priority date: 2009-04-29
Filing date: 2009-04-29
Publication date: 2009-09-10

Abstract

Измерительная аэродинамическая установка, содержащая входное устройство (коллектор), хонейкомб, форкамеру, сопло, рабочую часть, диффузор, вентилятор с приводом от электродвигателя и поверяемые измерители скорости, отличающаяся тем, что форкамера выполнена длиной, превышающей более чем в два раза ее высоту, причем на длине, равной 2/3 расстояния форкамеры от хонейкомба, и в середине рабочей части установлены лючки с поверяемыми измерителями скорости; диффузор выполнен переменного сечения: квадратного, примыкающего к рабочей части и круглого, примыкающего к вентилятору, кроме этого, на выходном патрубке вентилятора установлен второй диффузор безотрывного обтекания, а на стенке рабочей части с величиной шага ¼ от ее поперечного размера установлены в продольном направлении приемники статического давления.A measuring aerodynamic installation comprising an input device (collector), a honeikomb, a pre-chamber, a nozzle, a working part, a diffuser, a fan driven by an electric motor and calibrated speed meters, characterized in that the pre-chamber is made more than twice its length, moreover on a length equal to 2/3 of the distance of the prechamber from the honeikomb, and in the middle of the working part, hatches with verified speed meters are installed; the diffuser is made of variable cross-section: square, adjacent to the working part and round, adjacent to the fan, in addition, the second diffuser of continuous flow is installed on the fan outlet pipe, and static receivers are installed in the longitudinal direction on the wall of the working part with a step size ¼ from its transverse dimension pressure.

Description

Полезная модель относится к области аэрометрических измерений, в частности, к установкам для поверки средств измерения скорости воздушного потока.The utility model relates to the field of aerometric measurements, in particular, to installations for checking means of measuring air velocity.

Известны различные устройства для аэрометрических измерений, основанные на использовании аэродинамических труб. Измерение скорости, давления и температуры в любой точке воздушного потока аэродинамической трубы является одним из важнейших видов измерений, выполняемых при аэродинамических исследованиях. Для измерения указанных параметров необходимо в определенной точке потока установить соответствующий прибор, например, анемометр, ПВД-приемники воздушного давления (полного и статического), термопару и др. При помощи ПВД по известному соотношению между полным и статическим давлением можно определять скорость потока. Измерение скорости потока по перепаду давления осуществляется, как правило, в трубах прямого действия. Такие трубы можно использовать и при градуировке приборов для измерения скорости воздушного потока путем сравнения показаний двух измерителей скорости, помещаемых в рабочую часть трубы. Один из таких измерителей скорости является образцовым (эталонным), а другой - поверяемым (градуируемым). (А.К. Мартынов. «Прикладная аэродинамика». Издательство «Машиностроение». Москва, 1972 г., с.88, 156).Various devices for aerometric measurements based on the use of wind tunnels are known. The measurement of speed, pressure and temperature at any point in the air flow of a wind tunnel is one of the most important types of measurements performed during aerodynamic research. To measure these parameters, it is necessary to install an appropriate device at a certain point in the flow, for example, an anemometer, LDPE-receivers of air pressure (full and static), thermocouple, etc. Using LDPE, the flow rate can be determined from the known ratio between total and static pressure. The measurement of flow rate by pressure drop is carried out, as a rule, in pipes of direct action. Such pipes can also be used when calibrating instruments for measuring the air flow rate by comparing the readings of two speed meters placed in the working part of the pipe. One of such speed meters is exemplary (reference), and the other is verified (graduated). (AK Martynov. “Applied Aerodynamics”. Publishing House “Mashinostroenie”. Moscow, 1972, p. 88, 156).

Известны «Автоматизированная аэрометрическая установка для поверки шахтных анемометров» (сайт www.sirsensor.ru). которая представляет собой замкнутую аэродинамическую трубу с открытой рабочей частью и «Аэрометрическая установка для поверки анемометров» (сайт www.sirsensor.ru) принятая за прототип и представляющая собой малогабаритную аэродинамическую трубу прямого действия с закрытой рабочей частью. Такая установка - труба содержит входное устройство (коллектор), хонейкомб, форкамеру, сопло, рабочую часть, диффузор и вентилятор с приводом от электродвигателя. Принцип действия аэрометрической установки основан на создании воздушного потока, измерении его скорости с помощью образцового акустического анемометра и вычислении метрологических характеристик поверяемого анемометра, помещенного в воздушный поток.The well-known "Automated aerometric installation for testing mine anemometers" (website www.sirsensor.ru). which is a closed wind tunnel with an open working part and an “Aerometric installation for checking anemometers” (website www.sirsensor.ru) adopted as a prototype and representing a small-sized direct-acting wind tunnel with a closed working part. Such an installation - a pipe contains an input device (collector), a honeycomb, a prechamber, a nozzle, a working part, a diffuser and a fan driven by an electric motor. The principle of operation of an aerometric device is based on creating an air flow, measuring its speed using an exemplary acoustic anemometer and calculating the metrological characteristics of the calibrated anemometer placed in the air flow.

К недостаткам известных установок следует отнести: малый диапазон создаваемых скоростей воздушного потока (до 20 м/сек), неравномерность структуры воздушного потока из-за размещения вентилятора на входе установок, ограниченные размеры испытываемых анемометров, а также невозможность поверки за один раз более чем одного измерителя скорости (анемометра).The disadvantages of the known installations include: a small range of created air flow velocities (up to 20 m / s), uneven air flow structure due to the location of the fan at the plant inlet, limited size of the tested anemometers, and the impossibility of checking more than one meter at a time speed (anemometer).

Задачей и техническим результатом, решаемых полезной моделью, являются разработка измерительной аэродинамической установки с равномерным высокостабильным полем воздушного потока с диапазоном скоростей 0,1÷60 м/с, способной осуществлять поверку более чем одного измерителя скорости воздушного потока различных типоразмеров.The task and the technical result solved by the utility model are the development of a measuring aerodynamic installation with a uniform highly stable air flow field with a speed range of 0.1 ÷ 60 m / s, capable of checking more than one air flow velocity meter of various sizes.

Решение поставленной задачи и технический результат достигаются тем, что в измерительной аэродинамической установке, содержащей входное устройство (коллектор), хонейкомб, форкамеру с приемником полного давления, сопло, рабочую часть, диффузор, вентилятор с приводом от электродвигателя и поверяемые измерители скорости, форкамера выполнена длиной, превышающей в два раза ее высоту, причем на длине, равной 2/3 расстояния форкамеры от хонейкомба и в середине рабочей части установлены лючки с поверяемыми измерителями скорости; диффузор выполнен переменного сечения: квадратного, примыкающего к рабочей части и круглого, примыкающего к вентилятору, кроме этого на выходном патрубке вентилятора установлен второй диффузор безотрывного обтекания, на стенке рабочей части с шагом 1/4 от ее поперечного размера установлены в продольном направлении приемники статического давления.The solution of this problem and the technical result are achieved by the fact that in a measuring aerodynamic installation containing an input device (collector), a honeikomb, a prechamber with a full pressure receiver, a nozzle, a working part, a diffuser, a fan driven by an electric motor and verified speed meters, the prechamber is made in length double its height, moreover, at a length equal to 2/3 of the distance of the prechamber from the honeikomb and in the middle of the working part, hatches with verified speed meters are installed; the diffuser is made of variable cross-section: square, adjacent to the working part and round, adjacent to the fan; in addition, a second continuous flow diffuser is installed on the fan outlet pipe, static pressure receivers are installed in the longitudinal direction with a step 1/4 of its transverse dimension in the longitudinal direction .

На фиг.1 показан общий вид предлагаемой установки, на которой обозначены: 1 - входное устройство (коллектор), 2 - хонейкомб, 3 - форкамера, 4 - сопло, 5 - рабочая часть, 6 - диффузор, 7 - выходной диффузор, 8 - вентилятор с электроприводом, 9 - приемники статического давления, 10 - приемник полного давления, 11 - лючки.Figure 1 shows a General view of the proposed installation, which is indicated: 1 - input device (collector), 2 - honeycomb, 3 - chamber, 4 - nozzle, 5 - working part, 6 - diffuser, 7 - output diffuser, 8 - electric fan, 9 - static pressure receivers, 10 - full pressure receiver, 11 - hatches.

На фиг.2 показана рабочая часть установки с размещенными на стенке приемниками статического давления.Figure 2 shows the working part of the installation with static pressure receivers placed on the wall.

Установка позволяет осуществлять передачу размера единицы скорости воздушного потока рабочим средствам измерения таким, как анемометры, приемники воздушного давления и т.д.The installation allows the transfer of the size of a unit of air flow velocity to measuring instruments such as anemometers, air pressure receivers, etc.

Форкамера 3 установки выполнена по длине, превышающей, более чем в два раза ее высоту, причем в форкамере на длине, равной 2/3 ее расстояния от хонейкомба 2, и в середине рабочей части 5 установлены лючки 11 с поверяемыми измерителями скорости. Диффузор 6 выполнен переменного сечения: квадратного, примыкающего к рабочей части и круглого - к вентилятору.The prechamber 3 of the installation is made over a length exceeding more than twice its height, moreover, in the prechamber at a length equal to 2/3 of its distance from the Honeycomb 2, and hatches 11 with calibrated speed meters are installed in the middle of the working part 5. The diffuser 6 is made of variable cross-section: square, adjacent to the working part and round - to the fan.

Для устранения пульсаций давления в воздушном потоке на выходном патрубке вентилятора 8 установлен второй диффузор безотрывного обтекания 7. Эта конструктивная особенность установки наряду с осуществлением в ней поджатия потока (отношение площадей форкамеры и рабочей части), равном 9-ти при минимально необходимом 8-ми, обеспечивает равномерность и стабильность поля воздушного потока.To eliminate pressure pulsations in the air flow at the outlet of the fan 8, a second diffuser of continuous flow flow is installed 7. This design feature of the installation, along with the compression of the flow in it (the ratio of the area of the prechamber and the working part), is 9 with the minimum required 8 provides uniformity and stability of the airflow field.

Измерительная система установки осуществляет одновременные независимые измерения полного, статического давления и их разности. С этой целью на стенке форкамеры установлен приемник полного давления (фиг.1, поз.10), а в рабочей части установки с шагом 1/4 от ее поперечного размера h на стенке установлены в продольном направлении приемники статического давления (фиг.2, поз.9).The measuring system of the installation carries out simultaneous independent measurements of the total, static pressure and their difference. For this purpose, a full pressure receiver is installed on the wall of the prechamber (Fig. 1, pos. 10), and in the working part of the installation with a step 1/4 of its transverse dimension h, static pressure receivers are installed in the longitudinal direction on the wall (Fig. 2, pos. .9).

Скорость потока в установке рассчитывается по результатам измерений скоростного напора q_i; в различных точках поля воздушного потока по формуле: q_i=µ_qi·ΔP где: µ_qi - коэффициент поля по скоростному напору; ΔP - разность между полным и статическим давлением. Коэффициент поля определяется в процессе аттестации трубы с помощью эталонного комбинированного приемника полного и статического давления. Скорость потока в каждой точке поля вычисляют по формуле:The flow rate in the installation is calculated according to the results of measurements of the pressure head q _i ; at various points of the airflow field according to the formula: q _i = µ _qi · ΔP where: µ _qi is the field coefficient by the pressure head; ΔP is the difference between total and static pressure. The field coefficient is determined in the process of pipe certification using a reference combined receiver of full and static pressure. The flow rate at each point of the field is calculated by the formula:

где: ρ_i.- плотность воздуха в рабочей части установки.where: ρ _{i. is} the air density in the working part of the installation.

При аттестации установки в рабочую часть с помощью лючка устанавливают эталонный комбинированный приемник полного и статического давления. На фиксированной скорости, равной 2/3 от верхнего предела (60 м/с), измеряют разность между полным и статическим давлениями ΔР_уст., измеренными приемниками, которые установлены в рабочей части и форкамере установки, и ΔР_эт., измеренную эталонным комбинированным приемником. Находят отношение при различных положениях эталонного приемника относительно рабочей части установки (по горизонтали и вертикали). Так как один приемник полного давления находится в форкамере, а эталонный в рабочей части, то коэффициент поля µ_qi учитывает их геометрическое расположение.When attesting the installation, a reference combined receiver of full and static pressure is installed in the working part using the hatch. At a fixed speed equal to 2/3 of the upper limit (60 m / s), the difference between the total and static pressures ΔP _{mouth is} measured _. measured by receivers that are installed in the working part and the prechamber of the installation, and ΔР _et. measured by the reference combined receiver. Find a relationship at various positions of the reference receiver relative to the working part of the installation (horizontal and vertical). Since one full pressure receiver is in the prechamber, and the reference in the working part, the field coefficient µ _qi takes into account their geometric arrangement.

Для снижения погрешности определения скорости потока рабочий диапазон каналов измерения полного давления, статического и их разности разбит на два поддиапазона, для каждого и которых имеется свое уравнение измерений (нижний поддиапазон составляет - 1/3 общего диапазона). Этот прием позволил добиться погрешности определения давлений на уровне сотых долей Па, а погрешности определения скорости потока порядка сотых и даже тысячных долей м/с.To reduce the error in determining the flow rate, the working range of the channels for measuring full pressure, static and their difference is divided into two sub-ranges, each of which has its own measurement equation (the lower sub-range is 1/3 of the total range). This technique made it possible to achieve an error in determining pressures at the level of hundredths of a Pa, and errors in determining the flow velocity of the order of hundredths and even thousandths of m / s.

После того, как установка аттестована, на одном из лючков в рабочей части и/или в форкамере устанавливают несколько поверяемых средств измерения (измеритель скорости в виде приемника давления, анемометра).After the installation is certified, several calibrated measuring instruments are installed on one of the hatches in the working part and / or in the prechamber (speed meter in the form of a pressure receiver, anemometer).

Установка приводится в действие. Из меню на экране персонального компьютера выбирается программа сбора информации с каналов измерения: параметров потока, температуры, влажности и атмосферного давления. После сбора информации рассчитывают значение скорости потока в рабочей части и в форкамере установки. На табло преобразователя частоты напряжения питающего электродвигатель привода вентилятора набирается частота, соответствующая минимальной скорости потока в данном эксперименте. На каждой ступени скорости потока берут отсчеты с поверяемых измерителей скорости.Installation is driven. From the menu on the screen of a personal computer, a program for collecting information from measurement channels is selected: flow parameters, temperature, humidity and atmospheric pressure. After collecting the information, the value of the flow rate in the working part and in the chamber of the installation is calculated. A frequency corresponding to the minimum flow rate in this experiment is dialed on the scoreboard of the voltage frequency converter supplying the fan motor. At each stage of the flow rate, samples are taken from verified speed meters.

По результатам испытаний строят градуировочную характеристику показаний поверяемых измерителей скорости от скорости потока. Затем строят таблицу, в которой показывают разницу между показаниями поверяемого измерителя скорости и скорости потока установки, измеренной с помощью эталонного приемника.Based on the test results, a calibration characteristic of the readings of the verified speed meters from the flow rate is built. Then build a table in which the difference between the readings of the calibrated speed meter and the flow rate of the installation, measured using a reference receiver.

Таким образом, предлагаемая установка, выполняя функции метрологического прибора, обеспечивает высокую степень равномерности и стабильности скорости воздушного потока по главным осям поперечных сечений рабочей части трубы и вдоль ее продольной оси. Кроме этого, появляется возможность отслеживать состояние метрологических характеристик каналов измерения полного давления, статического и их разности и, при необходимости, принимать решения о корректировке уравнений измерения этих каналов.Thus, the proposed installation, performing the functions of a metrological device, provides a high degree of uniformity and stability of the air flow velocity along the main axes of the cross sections of the working part of the pipe and along its longitudinal axis. In addition, it becomes possible to monitor the state of the metrological characteristics of the channels for measuring the total pressure, static and their difference, and, if necessary, make decisions on the correction of the measurement equations of these channels.

Предложенная измерительная аэродинамическая установка аттестована как «Эталон малых скоростей» (в диапазоне 0,1÷60 м/с) и зарегистрирована в Государственном реестре средств измерений.The proposed measuring aerodynamic installation is certified as the "Standard of low speeds" (in the range of 0.1 ÷ 60 m / s) and is registered in the State register of measuring instruments.

Claims

A measuring aerodynamic installation comprising an input device (collector), a honeikomb, a pre-chamber, a nozzle, a working part, a diffuser, a fan driven by an electric motor and calibrated speed meters, characterized in that the pre-chamber is made more than twice its length, moreover at a length equal to 2/3 of the distance of the prechamber from the honeikomb, and in the middle of the working part, hatches with verified speed meters are installed; the diffuser is made of variable cross-section: square, adjacent to the working part and round, adjacent to the fan, in addition, the second diffuser of continuous flow is installed on the fan outlet pipe, and static receivers are installed in the longitudinal direction on the wall of the working part with a step size ¼ from its transverse dimension pressure.