Politechnika Warszawska Instytut Techniki Cieplnej, MEiL, ZSL

Podobne dokumenty
Badania eksperymentalne wirującej detonacji w mieszaninie ciekłego paliwa z powietrzem

Eksperyment pomiary zgazowarki oraz komory spalania

Spalanie detonacyjne - czy to się opłaca?

Wymiar: Forma: Semestr: 30 h wykład VII 30 h laboratoria VII

Czujniki. Czujniki służą do przetwarzania interesującej nas wielkości fizycznej na wielkość elektryczną łatwą do pomiaru. Najczęściej spotykane są

AKADEMIA GÓRNICZO HUTNICZA INSTRUKCJE DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH: TECHNIKA PROCESÓW SPALANIA

Analiza ryzyka jako metoda obniżająca koszty dostosowania urządzeń nieelektrycznych do stref zagrożenia wybuchem.

(zwane również sensorami)

FMDRU. Przepustnica z miernikiem przepływu. Wymiary. Opis. Przykładowe zamówienie. Ød i. Ød 1

Czujniki temperatur, termopary

Wojskowa Akademia Techniczna Katedra Pojazdów Mechanicznych i Transportu

LABORATORIUM POMIARY W AKUSTYCE. ĆWICZENIE NR 4 Pomiar współczynników pochłaniania i odbicia dźwięku oraz impedancji akustycznej metodą fali stojącej

KONDUKCYJNA WYMIANA CIEPŁA - STYKOWY POMIAR TEMPERATURY

Temperatura, PRZYRZĄDY DO POMIARU TEMPERATURY

POMIARY WIELKOŚCI NIEELEKTRYCZNYCH

POMIARY WIELKOŚCI NIEELEKTRYCZNYCH

Nazwisko i imię: Zespół: Data: Ćwiczenie nr 25: Interferencja fal akustycznych. Prędkość dźwięku.

PODSTAWY AUTOMATYKI I. URZĄDZENIA POMIAROWE W UKŁADACH AUTOMATYCZNEJ REGULACJI. Ćwiczenie nr 1 WYZNACZANIE CHARAKTERYSTYK STATYCZNYCH

Mechatronika i inteligentne systemy produkcyjne. Sensory (czujniki)

Wzorcowanie mierników temperatur Błędy pomiaru temperatury

Przykład 2. Przykład 3. Spoina pomiarowa

Laboratorium InŜynierii i Aparatury Przemysłu SpoŜywczego

ĆWICZENIE 3 REZONANS AKUSTYCZNY

Nazwisko i imię: Zespół: Data: Ćwiczenie nr 121: Termometr oporowy i termopara

Badanie efektu Dopplera metodą fali ultradźwiękowej

AUTOMATYKA I STEROWANIE W CHŁODNICTWIE, KLIMATYZACJI I OGRZEWNICTWIE L2 STEROWANIE INWERTEROWYM URZĄDZENIEM CHŁODNICZYM W TRYBIE P

(62) Numer zgłoszenia, z którego nastąpiło wydzielenie:

Projekt efizyka. Multimedialne środowisko nauczania fizyki dla szkół ponadgimnazjalnych. Rura Kundta. Ćwiczenie wirtualne. Marcin Zaremba

Automatyka i pomiary wielkości fizykochemicznych. Instrukcja do ćwiczenia III. Pomiar natężenia przepływu za pomocą sondy poboru ciśnienia

Wyznaczanie współczynnika przenikania ciepła dla przegrody płaskiej

Zadanie 1. Zadanie 2.

Dane techniczne analizatora CAT 4S

Termodynamika. Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki II rok inż. Pomiar temperatury Instrukcja do ćwiczenia

PNEUMATYCZNA TECHNIKA PROPORCJONALNA

LABORATORIUM MECHANIKI PŁYNÓW

WSPÓŁCZYNNIK PRZEJMOWANIA CIEPŁA PRZEZ KONWEKCJĘ

ZAKŁAD NAPĘDÓW LOTNICZYCH

Układ pomiaru temperatury termoelementem typu K o dużej szybkości. Paweł Kowalczyk Michał Kotwica

Testy Która kombinacja jednostek odpowiada paskalowi? N/m, N/m s 2, kg/m s 2,N/s, kg m/s 2

Urządzenie i sposób pomiaru skuteczności filtracji powietrza.

LABORATORIUM ELEKTRONIKA. I. Scalony, trzykońcówkowy stabilizator napięcia II. Odprowadzanie ciepła z elementów półprzewodnikowych

LABORATORIUM METROLOGII

DTR.P-PC..01. Pirometr PyroCouple. Wydanie LS 14/01

Politechnika Krakowska im. Tadeusza Kościuszki. Karta przedmiotu. obowiązuje studentów rozpoczynających studia w roku akademickim 2015/2016

Badanie właściwości wysokorozdzielczych przetworników analogowo-cyfrowych w systemie programowalnym FPGA. Autor: Daniel Słowik

Termodynamika. Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki I rok inż. Pomiary temperatury Instrukcja do ćwiczenia

LABORATORIUM MECHANIKI PŁYNÓW

LABORATORIUM MECHANIKI PŁYNÓW

Pomiar prędkości obrotowej

CHARAKTERYSTYKA PIROMETRÓW I METODYKA PRZEPROWADZANIA POMIARÓW

Czujniki temperatury

Kontrola procesu spalania

prędkości przy przepływie przez kanał

SPALANIE PALIW GAZOWYCH

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM WZORCUJĄCEGO Nr AP 013

SPRAWOZDANIE ĆWICZENIE NR SP

I. Pomiar temperatury cieczy kriogenicznych. Przyrządy do pomiaru temperatury

Research & Development Ultrasonic Technology / Fingerprint recognition

SPRĘŻ WENTYLATORA stosunek ciśnienia statycznego bezwzględnego w płaszczyźnie

LABORATORIUM PODSTAW BUDOWY URZĄDZEŃ DLA PROCESÓW MECHANICZNYCH

TEMAT: BADANIE ZJAWISKA PRZEWODNICTWA CIEPLNEGO W CIAŁACH STAŁYCH

PRZETWORNIKI CIŚNIENIA. ( )

Wykaz urządzeń Lp Nazwa. urządzenia 1. Luksomierz TES 1332A Digital LUX METER. Przeznaczenie/ dane techniczne Zakres /2000/20000/ lux

Pirometr stacjonarny Pyro NFC

Doświadczenia w eksploatacji gazomierzy ultradźwiękowych

OBLICZENIA SILNIKA TURBINOWEGO ODRZUTOWEGO (rzeczywistego) PRACA W WARUNKACH STATYCZNYCH. Opracował. Dr inż. Robert Jakubowski

JMR EUROPE Sp. z o.o. Siedziba : Katowice Data rozpoczęcia : 1998 r. Sp. z o.o. : 2011 r. Reprezentacja :

Automatyka i pomiary wielkości fizykochemicznych. Instrukcja do ćwiczenia II. Wyznaczanie charakterystyk statycznych czujników temperatury

LABORATORIUM PODSTAW METROLOGII M-T Ćwiczenie nr 5 BADANIE CZUJNIKÓW CIŚNIENIA.

Badger Meter Europa. Hedland. Przepływomierze o zmiennym przekroju

Laboratorium LAB3. Moduł pomp ciepła, kolektorów słonecznych i hybrydowych układów grzewczych

Regulacja dwupołożeniowa (dwustawna)

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM WZORCUJĄCEGO Nr AP 074

Projektowanie i symulacja systemu pomiarowego do pomiaru temperatury

FIZYKA KLASA 7 Rozkład materiału dla klasy 7 szkoły podstawowej (2 godz. w cyklu nauczania)

POMIARY TERMOWIZYJNE. Rurzyca 2017

Sonda pomiarowa Model A2G-FM

METODYKA WYBRANYCH POMIARÓW. w inżynierii rolniczej i agrofizyce. pod redakcją AGNIESZKI KALETY

Badanie widma fali akustycznej

S Y S T E M Y S P A L A N I A PALNIKI GAZOWE

LABORATORIUM MECHANIKI PŁYNÓW

I. Pomiary charakterystyk głośników

Laboratorium LAB1. Moduł małej energetyki wiatrowej

Przetworniki ciśnienia do zastosowań ogólnych typu MBS 1700 i MBS 1750

Ćwiczenie nr 6 Termoakustyczne urządzenie chłodnicze

WZMACNIACZ OPERACYJNY

str. 1 d. elektron oraz dziura e.

INSTRUKCJA LABORATORYJNA NR 4-EW ELEKTROWNIA WIATROWA

Wiktor Hibner Marian Rosiński. laboratorium techniki cieplnej

Karta charakterystyki online. FLOWSIC150 Carflow URZĄDZENIA DO POMIARU STRUMIENIA OBJĘTOŚCI

PL B1. AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA IM. STANISŁAWA STASZICA W KRAKOWIE, Kraków, PL BUP 26/11

Podstawowe narzędzia do pomiaru prędkości przepływu metodami ciśnieniowymi

Temat nr 3: Pomiar temperatury termometrami termoelektrycznymi

Przetworniki ciśnienia do zastosowań ogólnych typu MBS 1700 i MBS 1750

ELOKON Polska Sp. z o.o. Bezpieczeństwo pracy przemysłowych urządzeń do procesów cieplnych

TECHNIKI NISKOTEMPERATUROWE W MEDYCYNIE

Wydział Elektryczny, Katedra Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych Laboratorium Przetwarzania i Analizy Sygnałów Elektrycznych

PROFIL PRĘDKOŚCI W RURZE PROSTOLINIOWEJ

ZADANIE 28. Wyznaczanie przewodnictwa cieplnego miedzi

Transkrypt:

Politechnika Warszawska Instytut Techniki Cieplnej, MEiL, ZSL SEMINARIUM INSTYTUTOWE Problem pomiaru szybkozmiennych temperatur w aplikacjach silnikowych badania eksperymentalne Dr inż. Jan Kindracki Warszawa, 17 grudzień 2013

Pomiary temperatury - wprowadzenie Temperatura ciała jest parametrem stanu cieplnego, charakteryzującym zdolność jego przekazywania innym ciałom. Parametru tego nie można zmierzyć bezpośrednio i wyrazić jej w jednostkach absolutnych. Pomiar temperatury ciała można wykonać jedynie metodą pośrednią, tj. przez obserwację zmian wybranej właściwości fizycznej czynnika pomiarowego zwanego ciałem termodynamicznym lub substancją termodynamiczną. Pomiar kontaktowy: Termopary ( typu K, B, E, S, ) wytwarzanie napięcia na styku dwóch metali znajdujących się w różnych temperaturach Czujniki rezystancyjne (np.: Pt-100, Pt-200) zmiana oporu elektrycznego Termometr cieczowy zmiana objętości cieczy, gazu lub długości ciała stałego Farba zmieniająca kolor zmiany barwy Termometr diodowy zmiana parametrów złącza półprzewodnikowego Pomiar bezkontaktowy: Pirometr (radiacyjny, fotoelektryczny, dwubarwny zmiana długości fali promieniowana)

Pomiar temperatury termoparą czyli jak to się robi Zasada działania termopary (rysunek na podstawie http://www.podkontrola.pl/download/akademia_automatyki_nr3-2009.pdf Zalety termopar: Prostota działania, Niezawodność; Niska cena (za wyjątkiem termopar z metali szlachetnych lub ziem rzadkich); Łatwość montażu na stanowisku pomiarowym; Typowa dokładność ±1 2 C (wystarczająca w przemyśle) Wady termopar: Niskie napięcie pomiarowe (µv/ C ); Przy zastosowaniu układów wzmacniających i poprawiających jakość sygnału mała częstotliwość pomiaru; Wymagają styku odniesienia Źródło obrazka:http://www.elektroda.pl/rtvforum/topic2335853.html Opis zakresów stosowalności i dokładności termopar Źródło: http://www.podkontrola.pl/download/akademia_automatyki_nr3-2009.pdf Źródło obrazka: http://www.termoaparatura.com.pl/pl/article/91/czujniki_termoel ektryczne Termopary

Termopara płaszczowa typu K (producent Czaki) kontra typu E (Shock Wave Laboratory RWTH Aachen University) Termopara typu K (Czaki) Źródło: http://www.czaki.pl/czaki2/plik/typ-201-202-203-204-205-206-czujniki-uniwersalne-wykonane-z-termoelementow_nn3126.pdf Widok rzeczywistej termopary typu E Budowa termopary typu E w wykonaniu SWL Przykładowe charakterystyki dla termopary typu E w wykonaniu SWL Źródło obrazków: http://www.swl.rwth-aachen.de/en/industry-solutions/thermocouples/

a) b) Stanowisko badawcze nr 1 c) d) Widok stanowiska badawczego (a, b): 1 obracający się palnik, 2 termopara typu K z odkrytą i zakrytą spoiną pomiarową, 3 termopara coaxial typu E; c) widok termopary typu E; d) płaszczowa termopara typu K.

Wyniki badań eksperymentalnych Przebieg zmian temperatur dla trzech różnych termopar: typu K odkrytej i zakrytej oraz termopary typu E dla częstości wymuszenie cieplnego ok. 4Hz. Przebieg zmian temperatur dla pomiaru termoparą typu K z odkrytymi złączami, z wykorzystaniem wzmacniacza dedykowanego do termopar TDC3000 (producent Czaki) dla dwóch różnych prędkości obrotowych palnika. Przebieg zmian temperatur dla pomiaru termoparą typu K z odkrytymi złączami, bezpośrednio kartą pomiarową dla trzech różnych prędkości obrotowych palnika.

Modyfikacja stanowiska badawczego Modyfikacja polegała na zmianie elementu generującego strumień gorących gazów gorące powietrze z wykorzystaniem grzania strumienia grzałką elektryczną W badaniach używano rurki doprowadzającej gorące powietrze o dwóch różnych średnicach: 4 i 9mm Przebieg mierzonej temperatury powietrza dla nieruchomej rurki z wylotem o średnicy 4mm i temperatury grzałki 400 o C. Przebieg mierzonej temperatury powietrza dla nieruchomej rurki z wylotem o średnicy 9mm i temperatury grzałki 400 o C

Wyniki eksperymentów Przebieg mierzonej temperatury powietrza termoparą typu K z odkrytym złączem pomiarowym dla średnicy rurki wylotowej 9mm i różnych prędkości obrotowych, temperatura grzałki 500 o C. Przebieg mierzonej temperatury powietrza termoparą typu E dla średnicy rurki wylotowej 9mm i różnych prędkości obrotowych, temperatura grzałki 500 o C. Obliczenia strumienia przekazywanego ciepła na podstawie pomiarów Stała termopary typu E Uzyskane wyniki obliczeń Przebieg mierzonej temperatury powietrza termoparą typu K z zakrytym złączem pomiarowym dla średnicy rurki wylotowej 9mm i różnych prędkości obrotowych, temperatura grzałki 500 o C.

Stanowisko badawcze nr 2 badania fali uderzeniowej Widok stanowiska badawczego wykorzystującego falę uderzeniową: rura o średnicy 44mm i długości 1000mm. Do pomiaru fali uderzeniowej wykorzystano dwa czujniki ciśnienia Kistler 603B (częstotliwość drgań własnych >400kHz, zakres pomiarowy 0200bar) Fala uderzeniowa generowana przez inicjator gazowy napełniany stechiometryczną mieszaniną acetylenowo tlenową pod odpowiednim ciśnieniem Pomiar tylko termoparą typu E, K z zakrytym i izolowanym złączem pomiarowym oraz K z odkrytą spoiną pomiarową

Wyniki eksperymentów fala uderzeniowa Przebieg propagacji fali uderzeniowej w rurze badawczej: ciśnienie P 1 i P 2 oraz temperatury dla czujnika temperatury typu E. Teoretyczny stosunek temperatur T 2 /T 1 = 1.47 => T 2 = 178 o C (dla 20 o C) (ale bardzo krótki czas działania!!!) Przebieg propagacji fali uderzeniowej w rurze badawczej: ciśnienie P 1 i P 2 oraz temperatury dla czujnika temperatury typu K, ze złączem pomiarowym zakrytym i izolowanym. Przebieg propagacji fali uderzeniowej w rurze badawczej: ciśnienie P 1 i P 2 oraz temperatury dla czujnika temperatury typu K z odkrytym złączem pomiarowym. Teoretyczny stosunek temperatur T 2 /T 1 = 1.66 => T 2 = 260 o C (dla 20 o C) (ale bardzo krótki czas działania i zbyt mała precyzja pomiaru z powodu zakłóceń sieci zasilającej!!!)

Stanowisko badawcze nr 3 fala detonacyjna Rura detonacyjna o długości 3m, przekroju kwadratowym, zapłon mieszaniny świeca zapłonowa, czujniki: trzy czujniki PCB do pomiaru ciśnienia oraz termopara typu E umieszczona w tym samym przekroju pomiarowym co ostatni z czujników

Fala detonacyjna wyniki badań eksperymentalnych Mieszanina H 2 +O 2, 50%vol H 2, po=1.6bara V CJ =2338m/s, p CJ = 28.9bar

Podsumowanie i wnioski Prawidłowy pomiar temperatur szybkozmiennych jest niezmiernie trudny; Używać należy bardzo szybkich przetworników (wzmacniaczy) z wykluczeniem sprzętowego oraz programowego przetwarzania napięcia na temperaturę podczas pomiarów lub mierzyć bezpośrednio z wykorzystaniem szybkiej karty pomiarowej z dużą częstotliwością próbkowania; Do pomiarów gdzie występują szybkie zmiany ciśnienia (fale uderzeniowe lub detonacyjne) klasyczna termopara (spoina pomiarowa w postaci kuleczki ) nie sprawdza się gdyż może ulec zniszczeniu, natomiast mają tu zastosowanie wszelkie termopary w wykonaniu specjalnym; Dzięki użyciu termopary TE 60-4 (typ E) w specjalnym wykonaniu możliwy jest pomiar strumienia ciepła dla szybkich zmian tylko przez maksymalnie 20ms, dla pomiarów quasiustalonych (temperatura ścianki komory od zewnętrznej strony) praktycznie w sposób ciągły; Bezpośredni pomiar strumienia ciepła pozwala na łatwy dobór układu i metody chłodzenia ścianek komory spalania silnika

A z ciekawostek pomiar temperatury termoparą typu K, która wg producenta pozwala mierzyć temperatury do 1100 o C

PODZIĘKOWANIA Niniejsza praca jest współfinansowana przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego, poprzez realizację projektu Program rozwoju dydaktycznego Wydziału Mechanicznego Energetyki i Lotnictwa Politechniki Warszawskiej. Autor pragnie także podziękować studentowi Mieszkowi Klimaszewskiemu za pomoc w czasie realizacji niniejszych badań, A także doktorantowi Dominikowi Kublikowi z możliwość skorzystania ze stanowiska badawczego do badania detonacji i wyniku eksperymentu wykorzystującego pomiar temperatury