Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - 1958, H. 3 - Strömningsmätningar med varmtrådssond, av Berth Wikström
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
Strömningsmätningar
med varmtrådssond
Civilingenjör Berth Wikström, Enköping
Fig. 1.
Varmtrådssond för [-turbulensmätningar.-]
{+turbulensmät-
ningar.+}
Hastigheten hos strömmande luft bestämmes
vanligen genom tryckmätningar. Oftast
användes härvid Prandtl-rör. Så är exempelvis
fallet vid vindtunnelprov, vid hastighetsmätning
under flygning och jämsides med strypfläns
vid flödesmätning i rörledningar. I två fall är
dock Prandtl-röret olämpligt eller
oanvändbart, nämligen vid mätning av snabbt
varierande hastigheter och vid mätning av låga
lufthastigheter. Den av tryckmätsystemets
volym betingade trögheten sätter en mycket låg
frekvensgräns för mätningarna. Den lägsta
mätbara konstanta hastigheten bestämmes av
möjligheten att mäta små tryck noggrant. Med
de i laboratorier ofta förekommande
manometrarna av system Betz eller typ lutande
spritmanometer torde en praktisk undre gräns
vara ca 0,25 mm vattenpelare motsvarande
hastigheten 2 m/s vid luft av atmosfärtryck.
Princip och användningsområde
De båda kraven stor snabbhet och hög
känslighet även vid låga hastigheter uppfylles
emellertid av en annan mätmetod, mätningar
med varmtrådssond. En varmtrådssond består
av en mycket tunn volfram- eller platinatråd
uppspänd mellan två hållare, fig. 1. Om denna
tråd upphettas genom att en elektrisk ström
genomledes och sonden placeras i ett
strömmande medium, kommer tråden att avge en
värmeeffekt till mediet som är beroende av
strömningshastigheten. Vid given
elströmtillförsel kommer alltså trådens temperatur att
vara beroende av strömningshastigheten.
Trådens temperatur kan avkännas i form av
spänningsfallet över tråden. Det elektriska
motståndets temperaturberoende är alltså
grundförutsättningen för trådsondens funktion.
Vid mätningar i luft användes trådar med
diametern 2—15 ji och längden 1—5 mm. Med
532.575.9
de finaste och kortaste trådarna kan en
frekvensoberoende utsignal erhållas vid
frekvenser upp till flera hundra hertz. Vid högre
frekvenser erhålles en amplitudnedsättning på
grund av trådens värmetröghet, vilket gör att
speciella kompensationskretsar måste införas.
I ett tröghetskompenserat system kan
emellertid varmtrådssonden användas vid praktiskt
taget obegränsat höga frekvenser.
Genom att varmtrådssonden kan göras
mycket liten lämpar den sig utmärkt för
gränsskiktsundersökningar, där Prandtl-röret på
grund av sin storlek och känslighet för
vägg-interferens icke kan användas.
För turbulensundersökningar och
undersökningar av alla slag av instationära
strömningsförlopp lämpar sig varmtrådssonden utmärkt
genom sin stora snabbhet. Ett exempel på den
senare användningen är de
strömningsundersökningar av tvåtaktsmotorers
spolningsför-lopp som utförts vid Hermann
Föttinger-Insti-tut i Berlin. Varmtrådstekniken kan även med
fördel användas vid undersökning av
strömningsförhållandena i turbomotorer, fläktar etc.
Hastighetsområdet varierar från 0,1 m/s eller
lägre till överljudfart. Möjligheten att mäta
mycket små hastigheter är av stor betydelse
vid ventilationsundersökningar.
Statisk värmebalans
Den klassiska undersökningen av
värmeförlusten från en varmtrådssond har utförts av
King1, som för fallet potentialströmning kring
en upphettad cylinder härlett följande uttryck
för värmeförlusten:
Platinatråd 15/j. (fastlödd vid spriten) Elektriskt isolerande huvud
Q/l = (Å + ]/ 2 jTÅcpQ v di) {T t - Ti) (1)
där Q är värmeavgivningen per tidsenhet, l
trådens längd och d dess diameter, X, cp och q
luftens värmeledningsförmåga, specifika värme
vid konstant tryck och masstäthet, v luftens
hastighet, Tt trådens temperatur samt Ti den
kalla trådens temperatur i luftströmmen,
ungefär lika med luftens stagnationstemperatur
(vid små tråddiametrar).
Vid experiment fann King att sambandets
TEKNISK TIDSKRIFT 1958 (p3
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
