6. 2 Циліндрична трубка

У тих випадках, коли необхідно крім швидкості потоку визначити також його напрямок, використовують трубки, які є чуйними до відхилень (скосів) параметрів потоку. Такою трубкою для вимірювання швидкості в плоских потоках є циліндрична трубка.

Циліндрична трубка ( рис. 6. 4) представляє собою циліндр, на бокові поверхні якого виконано три отвори (1, 2 і 3), які з’єднані зі штуцерами приладу завдяки трубкам, розташованих в середині циліндру. Центральний отвір є приймальним повного тиску. Бокові отвори розташовані симетрично по відношенню до центрального; з їх допомогою визначається напрям потоку. Трубка кріпиться в поворотному координатнику і розташовується таким чином щоб площина центрів отворів співпадала с площиною (напрямкам) течії. Обертанням трубки відносно повздовжньої осі досягається положення, при якому перепад тиску в бокових отворах стане дорівнювати нулю. Для наглядом за перепадом тиску штуцера 2 і 3 приєднують до диференціального манометру. В указаному положенні центральний отвір 1 нормально (перпендикулярно) розташований до швидкості потоку. За отриманими значеннями різниці тиску в середньому і боковому отворах визначають швидкість потоку за формулою:

. (6. 7)

Величина коефіцієнту визначається парируванням за показаннями еталонної трубки.

Рисунок 6. 4 Циліндрична гідродинамічна трубка: 1 – отвір центральний; 2, 3 – отвори бокові

Для вимірювання напрямку і величин швидкостей в просторових потоках використовують шарові трубки, які мають центральний отвір для приймання повного тиску і чотири бокових отвори 1 – 4 для визначення напрямку потоку (рис. 6. 5)

Рисунок 6. 5 Шарова гідродинамічна трубка: 1, 2, 3, 4 – отвори; 5 – отвір центральний

6. 3 Термоелектричні анемометри

Принцип вимірювання швидкості руху рідини термоелектричним анемометром оснований на змінювані електричного опору проволоки при зміні температури.

Вимірювання швидкості є можливим двома способами: при першому способі температура проволоки за допомогою опору що регулюється підтримується постійною і вимірюється потужність нагрівача якій розміщує втрату тепла; при другому способі величина потужності нагрівача підтримується постійною і вимірюється температура проволоки.

Термоанемометр (рис. 6. 6) являє собою розташовану в потоці рідини проволоку 1, яка виготовлена із інертного матеріалу (платини, вольфраму, нікелю), що припаяна двома кінцями до двох електродів 2, закріплених в державці 3, через котру пропускається електричний струм.

Проволока поміщується в потоці і нагрівається електричним струмом. протік, що обтікає проволоку, охолоджує її; електричний опір проволоки, при цьому, змінюється на деяку величину в залежності від швидкості потоку. фіксуючи ці зміни за допомогою відповідних електричних схем, можливо визначити величину місцевої швидкості потоку, яка розташовано нормально (перпендикулярно) до проволоки. Можливі два варіанти електричних вимірювальних схем з використанням термоанемометру з постійною силою струму і з постійними опором.

Рисунок 6. 6 Термоелектричний манометр: 1 – проволока; 2 – електроди; 3 – державка

В першому випадку (рис. 6. 7) проволоку включають в електричну мережу послідовно разом з батареєю живлення і реостатом . Реостат забезпечує можливість утримання постійної величини сили струму в мережі опору проволоки. останнє визначається по виміряній вольтметром різниці потенціалів на кінцях проволоки.

Рисунок 6. 7 Схема електричної мережі та кривої для тарування, яка працює за методом постійної сили струму: - швидкість потоку; - напруга струму

У другому випадку (рис. 6. 8) проволоку включають в одне з пліч моста Уінстона. Міст балансується при деякій величині швидкості. Зміна швидкості викликає розбаланс мосту, внаслідок зміни опору проволоки. для встановлення балансу температуру проволоки звертають до перш початкового значення шляхом зміни допоміжного опору . Вимірювальною величиною при цьому виступає сила струму в проволоці, яку можливо визначити за показаннями амперметру, який включено до зовнішньої мережі.

Рисунок 6. 8 Схема електричної мережі та кривої тарування, яка працює за методом постійного опору: - швидкість потоку; - сила струму

Співвідношення між виміряною величиною (показаннями термоанемометра) і швидкістю потоку при любому варіанту електричної схеми встановлюється попереднім таруванням

Перевагами термоанемометрів є малі габаритні розміри, мала інерційність і значна чуйність. У зв’язку з чим термоанемометри застосовуються при вимірюванні малих швидкостей, швидкостей поблизу твердих стінок, перемінних у часі швидкостей, у тих випадках, коли вимірювання іншими способами, вимірювання яких гідродинамічною трубкою, пов’язано може призвести до значних похибок. Особливого значення набуває використання термоанемометрів при вимірюванні турбулентних пульсацій, які головними приладами для проведення цих вимірювань.