Development of the Universal Air Collector Design for Measuring the Flow Rate of Swirling Air Flow Using an Integral Thermoanemometer
Measurement of the swirling air flow rate and average speed of air at air distribution units of ventilation systems is a rather difficult task due to the fact that the air flow enters the measuring device at different angles. As a result, significant measurement errors can occur when using point the...
Збережено в:
| Дата: | 2024 |
|---|---|
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | English Ukrainian |
| Опубліковано: |
Інститут енергетичних машин і систем ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України
2024
|
| Онлайн доступ: | https://journals.uran.ua/jme/article/view/302409 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Journal of Mechanical Engineering |
Репозитарії
Journal of Mechanical Engineering| id |
journalsuranuajme-article-302409 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Journal of Mechanical Engineering |
| baseUrl_str |
|
| datestamp_date |
2024-12-24T10:45:44Z |
| collection |
OJS |
| language |
English Ukrainian |
| format |
Article |
| author |
Цаканян, О. С. Кошель, С. В. Kyryk, Anna A. |
| spellingShingle |
Цаканян, О. С. Кошель, С. В. Kyryk, Anna A. Development of the Universal Air Collector Design for Measuring the Flow Rate of Swirling Air Flow Using an Integral Thermoanemometer |
| author_facet |
Цаканян, О. С. Кошель, С. В. Kyryk, Anna A. |
| author_sort |
Цаканян, О. С. |
| title |
Development of the Universal Air Collector Design for Measuring the Flow Rate of Swirling Air Flow Using an Integral Thermoanemometer |
| title_short |
Development of the Universal Air Collector Design for Measuring the Flow Rate of Swirling Air Flow Using an Integral Thermoanemometer |
| title_full |
Development of the Universal Air Collector Design for Measuring the Flow Rate of Swirling Air Flow Using an Integral Thermoanemometer |
| title_fullStr |
Development of the Universal Air Collector Design for Measuring the Flow Rate of Swirling Air Flow Using an Integral Thermoanemometer |
| title_full_unstemmed |
Development of the Universal Air Collector Design for Measuring the Flow Rate of Swirling Air Flow Using an Integral Thermoanemometer |
| title_sort |
development of the universal air collector design for measuring the flow rate of swirling air flow using an integral thermoanemometer |
| title_alt |
Розробка універсальної конструкції повітрозбірника для вимірювання витрати закрученого повітряного потоку за допомогою інтегрального термоанемометра Розробка універсальної конструкції повітрозбірника для вимірювання витрати закрученого повітряного потоку за допомогою інтегрального термоанемометра |
| description |
Measurement of the swirling air flow rate and average speed of air at air distribution units of ventilation systems is a rather difficult task due to the fact that the air flow enters the measuring device at different angles. As a result, significant measurement errors can occur when using point thermoanemometers or other flow meters. The use of integral anemometers facilitates the measurement process. However, it is necessary to eliminate the errors associated with changes in the angle of the air flow to the sensing element of the measuring device. To do this, it is necessary to ensure a rectilinear structure of the air flow using a transitional air collector and rectifier. The aim of this paper is to develop a design of an air collector device that will allow to measure the flow rate of a swirling air flow. The objectives of the paper are to optimize the geometrical parameters of the air collector to ensure a rectilinear flow, minimize its dimensions and aerodynamic drag. The correctness of the air collector design was evaluated by matching the calibration characteristic of the probe of an integral thermoanemometer in the presence of a vortex diffuser in front of the air collector and in its absence. The proposed device has a rectangular shape and consists of a receiver, a rectifying grid, a chamber, an accelerating and stabilizing section, at the outlet of which a thermoanemometer probe is installed. The receiver and the accelerating section are tapered along their length, while the chamber and the stabilizing section have a constant cross-section. The rectifying grid is installed inside the chamber and has a square-shaped honeycomb structure. Several options of the air collector design with different geometrical parameters were studied using computer modelling. The dependence of aerodynamic drag on air flow was plotted. The optimal design of the air collector was chosen, for which a life-size physical model was created. The calibration characteristics of the measuring probe with an air collector were experimentally obtained when a swirling air flow was applied. The developed universal air collector allows the air flow rate measurement at the outlets of almost any air distribution devices of ventilation systems of buildings. |
| publisher |
Інститут енергетичних машин і систем ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України |
| publishDate |
2024 |
| url |
https://journals.uran.ua/jme/article/view/302409 |
| work_keys_str_mv |
AT cakanânos developmentoftheuniversalaircollectordesignformeasuringtheflowrateofswirlingairflowusinganintegralthermoanemometer AT košelʹsv developmentoftheuniversalaircollectordesignformeasuringtheflowrateofswirlingairflowusinganintegralthermoanemometer AT kyrykannaa developmentoftheuniversalaircollectordesignformeasuringtheflowrateofswirlingairflowusinganintegralthermoanemometer AT cakanânos rozrobkauníversalʹnoíkonstrukcíípovítrozbírnikadlâvimírûvannâvitratizakručenogopovítrânogopotokuzadopomogoûíntegralʹnogotermoanemometra AT košelʹsv rozrobkauníversalʹnoíkonstrukcíípovítrozbírnikadlâvimírûvannâvitratizakručenogopovítrânogopotokuzadopomogoûíntegralʹnogotermoanemometra AT kyrykannaa rozrobkauníversalʹnoíkonstrukcíípovítrozbírnikadlâvimírûvannâvitratizakručenogopovítrânogopotokuzadopomogoûíntegralʹnogotermoanemometra |
| first_indexed |
2024-06-01T14:44:52Z |
| last_indexed |
2024-12-25T04:06:36Z |
| _version_ |
1819383794711396352 |
| spelling |
journalsuranuajme-article-3024092024-12-24T10:45:44Z Development of the Universal Air Collector Design for Measuring the Flow Rate of Swirling Air Flow Using an Integral Thermoanemometer Розробка універсальної конструкції повітрозбірника для вимірювання витрати закрученого повітряного потоку за допомогою інтегрального термоанемометра Розробка універсальної конструкції повітрозбірника для вимірювання витрати закрученого повітряного потоку за допомогою інтегрального термоанемометра Цаканян, О. С. Кошель, С. В. Kyryk, Anna A. Measurement of the swirling air flow rate and average speed of air at air distribution units of ventilation systems is a rather difficult task due to the fact that the air flow enters the measuring device at different angles. As a result, significant measurement errors can occur when using point thermoanemometers or other flow meters. The use of integral anemometers facilitates the measurement process. However, it is necessary to eliminate the errors associated with changes in the angle of the air flow to the sensing element of the measuring device. To do this, it is necessary to ensure a rectilinear structure of the air flow using a transitional air collector and rectifier. The aim of this paper is to develop a design of an air collector device that will allow to measure the flow rate of a swirling air flow. The objectives of the paper are to optimize the geometrical parameters of the air collector to ensure a rectilinear flow, minimize its dimensions and aerodynamic drag. The correctness of the air collector design was evaluated by matching the calibration characteristic of the probe of an integral thermoanemometer in the presence of a vortex diffuser in front of the air collector and in its absence. The proposed device has a rectangular shape and consists of a receiver, a rectifying grid, a chamber, an accelerating and stabilizing section, at the outlet of which a thermoanemometer probe is installed. The receiver and the accelerating section are tapered along their length, while the chamber and the stabilizing section have a constant cross-section. The rectifying grid is installed inside the chamber and has a square-shaped honeycomb structure. Several options of the air collector design with different geometrical parameters were studied using computer modelling. The dependence of aerodynamic drag on air flow was plotted. The optimal design of the air collector was chosen, for which a life-size physical model was created. The calibration characteristics of the measuring probe with an air collector were experimentally obtained when a swirling air flow was applied. The developed universal air collector allows the air flow rate measurement at the outlets of almost any air distribution devices of ventilation systems of buildings. Вимірювання витрат і середньої швидкості закрученого потоку повітря на повітророзподільних пристроях вентиляційних систем є досить складною задачею через натікання потоку повітря на вимірювальний пристрій під різними кутами. Як наслідок, при використанні точкових термоанемометрів або інших витратомірів можуть виникати значні похибки. Застосування інтегральних анемометрів полегшує вимірювальний процес. Однак похибки, пов'язані зі зміною кута натікання потоку повітря на чутливий елемент вимірювального пристрою, слід усунути. Для цього необхідно забезпечити прямолінійну структуру повітряного потоку за допомогою перехідного повітрозбірника й випрямляча. Метою роботи є розробка конструкції повітрозбірника, що дозволить вимірювати витрату закрученого повітряного потоку. Завдання – оптимізація геометричних параметрів повітрозбірника для забезпечення прямолінійної течії, мінімізація його габаритів й аеродинамічного опору. Правильність вибору конструкції повітрозбірника оцінювалася збігом градуювальної характеристики зонда інтегрального термоанемометра при наявності вихрового дифузора перед повітрозбірником та за його відсутності. Запропонований пристрій має прямокутну форму і складається з приймача, випрямляючої решітки, камери, розгінної і стабілізуючої ділянок, на виході яких встановлюється зонд термоанемометра. Приймач і розгінна ділянка звужуються по своїй довжині, а камера і стабілізуюча ділянка мають постійний переріз. Випрямляюча решітка встановлюється всередині камери і являє собою конструкцію зі стільників квадратної форми. За допомогою комп'ютерного моделювання досліджено декілька варіантів конструкції повітрозбірника з різними геометричними параметрами. Побудовано залежність аеродинамічного опору від витрати повітря. Як оптимальну обрано конструкцію повітрозбірника, для якої була створена фізична модель у натуральну величину. Експериментальним шляхом отримані градуювальні характеристики вимірювального зонда з повітрозбірником при натіканні закрученого повітряного потоку. Розроблений універсальний повітрозбірник дозволяє проводити вимірювання витрати повітря на виходах практично будь-яких повітророзподільних пристроїв вентиляційних систем будівель. Вимірювання витрат і середньої швидкості закрученого потоку повітря на повітророзподільних пристроях вентиляційних систем є досить складною задачею через натікання потоку повітря на вимірювальний пристрій під різними кутами. Як наслідок, при використанні точкових термоанемометрів або інших витратомірів можуть виникати значні похибки. Застосування інтегральних анемометрів полегшує вимірювальний процес. Однак похибки, пов'язані зі зміною кута натікання потоку повітря на чутливий елемент вимірювального пристрою, слід усунути. Для цього необхідно забезпечити прямолінійну структуру повітряного потоку за допомогою перехідного повітрозбірника й випрямляча. Метою роботи є розробка конструкції повітрозбірника, що дозволить вимірювати витрату закрученого повітряного потоку. Завдання – оптимізація геометричних параметрів повітрозбірника для забезпечення прямолінійної течії, мінімізація його габаритів й аеродинамічного опору. Правильність вибору конструкції повітрозбірника оцінювалася збігом градуювальної характеристики зонда інтегрального термоанемометра при наявності вихрового дифузора перед повітрозбірником та за його відсутності. Запропонований пристрій має прямокутну форму і складається з приймача, випрямляючої решітки, камери, розгінної і стабілізуючої ділянок, на виході яких встановлюється зонд термоанемометра. Приймач і розгінна ділянка звужуються по своїй довжині, а камера і стабілізуюча ділянка мають постійний переріз. Випрямляюча решітка встановлюється всередині камери і являє собою конструкцію зі стільників квадратної форми. За допомогою комп'ютерного моделювання досліджено декілька варіантів конструкції повітрозбірника з різними геометричними параметрами. Побудовано залежність аеродинамічного опору від витрати повітря. Як оптимальну обрано конструкцію повітрозбірника, для якої була створена фізична модель у натуральну величину. Експериментальним шляхом отримані градуювальні характеристики вимірювального зонда з повітрозбірником при натіканні закрученого повітряного потоку. Розроблений універсальний повітрозбірник дозволяє проводити вимірювання витрати повітря на виходах практично будь-яких повітророзподільних пристроїв вентиляційних систем будівель. Інститут енергетичних машин і систем ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України 2024-05-06 Article Article application/pdf application/pdf https://journals.uran.ua/jme/article/view/302409 Journal of Mechanical Engineering; Vol. 27 No. 1 (2024); 6-14 Проблемы машиностроения; Том 27 № 1 (2024); 6-14 Проблеми машинобудування; Том 27 № 1 (2024); 6-14 2709-2992 2709-2984 en uk https://journals.uran.ua/jme/article/view/302409/295444 https://journals.uran.ua/jme/article/view/302409/295446 Copyright (c) 2024 О. С. Цаканян, С. В. Кошель, Anna A. Kyryk http://creativecommons.org/licenses/by-nd/4.0 |