Своими руками Измерение воздушного потока подручными средствами

Защитим экологию Челябинска и области!

При сборе приточной вентиляции своими силами, как, впрочем, и при использовании готовых решений, может возникнуть необходимость измерения воздушного потока. Например, с какой скоростью поступает воздух, какой приток в кубических метрах реально обеспечивает вентиляция или отдельная ветка воздуховода. Кто занимается системами вентиляции профессионально, могут позволить себе для этой цели специальные измерительные приборы. Другое дело любители, которым измерения могут понадобиться лишь однажды.

Измерительный прибор для вентиляции из подручных средств

Именно любителям, возможно, пригодится способ измерений, о котором я хочу рассказать. Мысль о нем пришла совершенно внезапно. Больше всего мне в этом понравилось, что оказалось достаточно подручных средств. Думаю, они есть у многих. В крайнем случае, их можно купить совсем недорого в любом радиомагазине.

И так, нам понадобятся всего две вещи:

  • Небольшой вентилятор. Например, его можно взять от компьютера. Я себе в компьютере менял вентиляторы в блоке питания и на видеокарте с целью понижения шума. В результате штатные извлеченные из компьютера вентиляторы валялись после этого мероприятия без дела. Также подойдет, думаю, пропеллер с моторчиком от какой-нибудь игрушки. :-)
  • Вольтметр. Для тех, кто не в курсе, это такой прибор, который измеряет напряжение. Сейчас отельных таких приборов не найти. Продаются всякие комплексные измерители для радиолюбителей. У меня как раз такой. Подобные приборы очень распространены, и китайские варианты стоят копейки.

Принцип измерений прост. Основан он на том, что, пожалуй, любой электрический двигатель может не только крутится при подаче на него напряжения, но и наоборот - вырабатывать это самое напряжение. Не важно, что делает это он не так эффективно, как специализированные генераторы. Для нашей цели это не имеет значения. В общем, если поместить вентилятор в воздушный поток, то он, очевидно, начнет вращаться. Нам остается лишь померить на его контактах величину вырабатываемого при этом напряжения и произвести расчет.


Пример измерений

Я имею канальный вентилятор S&P TD-500/160 Mixvent. Согласно графику в паспортных данных для него на холостом ходу заявлена максимальная производительность примерно Q1 = 570 м3/час. Присоединительные отверстия у вентилятора диаметром D = 160 мм = 0,16 м.

Находим площадь этих отверстий:

S = П*R2 = П*(D/2)2 = 3,14*(0,16/2)2 = 0,02009 м2

Находим максимальную скорость потока для вентилятора:

V1 = Q1/(S*3600) = 570/(0,02009*3600) = 7,8 м/сек.

Теперь нужно померить, какое напряжение будет вырабатываться, если подносить измерительный вентилятор к выходному отверстию работающего на холостом ходу канального вентилятора. В моем случае напряжение составило U1 = 0,97 В.

Исходные данные есть, переходим непосредственно к измерениям.

Например, подсоединяем к выходу канального вентилятора канальный фильтр и снова производим изменение напряжения в потоке воздуха, теперь уже после фильтра. У используемого фильтра такой же диаметр входного и выходного отверстия как у вентилятора D = 0,16 м, соответственно площадь их тоже аналогична S = 0,02009 м2. Очевидно, что напряжение в данном случае снизится. Ведь скорость потока стала ниже из-за сопротивления, которое создает воздуху фильтр. Соответственно, измерительный вентилятор тоже станет вращаться медленнее. В моем случае напряжение после фильтра составило U2 = 0,64 В.

Делаем расчет скорости потока воздуха после фильтра:

V2 = (V1/U1)*U2 = (7,8/0,97)*0,64 = 5,1 м/сек.

Делаем расчет полученной в итоге производительности:

Q2 = S*V2*3600 = 0,02009*5,1*3600 = 368 м3/час.

Вот собственно и все, мы получили оба интересующих нас параметра.


Погрешность измерений

Конечно, это не идеальный способ измерений. Его точность может зависеть от равномерности потока, от того как вы будете держать вентилятор в потоке, кроме того от самого вентилятора. Тем не менее, для примерной оценки - это, считаю, очень неплохой вариант. Он определенно лучше, чем подставлять к вентиляционному каналу руку и пытаться определить степень дуновения по ощущениям. :-)

Что касается равномерности воздушного потока, то для уменьшения погрешности измерений можно постараться применить советы, которые обычно дают при установке канальных датчиков температуры. Во-первых, измерения будут корректны, если их производить в центре потока. Нельзя прижиматься к краям вентиляционного канала. Во-вторых, после канальных устройств, таких как вентилятор, фильтр, нагреватель и прочих, необходимо сделать отступ, составляющий, как минимум, два диаметра воздуховода. Таким образом, для повышения точности имеет смысл какой-то небольшой кусок трубы подсоединять к таким устройствам, а затем уже после него делать замеры.

 
Поделитесь:
,  друзья тоже любят читать интересные статьи :)

Комментарии: (10)

Admin

Сообщение #2 от 14.11.2010 09:36
Наверно маленький размер вентилятора для измерений скорости потока более предпочтителен.

DmKG

Сообщение #4 от 14.11.2010 14:45
Я пробовал маленький. Из-за небольших размеров лопастей его тяжелее раскрутить, т.е. низкую скорость потока померить не удастся. Даже тот вентилятор, что на фото иногда приходится подтолкнуть, чтобы он начал крутиться. Тем не менее он померил скорость 2,4 м/с. Маленький вентилятор вообще никак на нее не реагировал.

ipsy

Сообщение #5 от 22.11.2010 22:01
V2 = (V1/U1)*U2
Формула несправедлива.
Можно допустить скорость вращения двигателя пропорциональной приложенному к нему напряжению, на холостом ходе без установленного на вал вентилятора. Но с вентилятором уже все иначе. Зависимость момента двигателя от его скорости вращения при ВЕНТИЛЯТОРНОМ ТИПЕ нагрузки имеет параболический характер. Замена на линейную, как Вы предлагаете, вносит значительную погрешность в измерения.
Способ хороший, только будет корректнее получить таблицу значений напряжений при изменяющемся потоке (снять характеристику), величина которого будет фиксироваться посторонним прибором с соответствующей точностью.

DmKG

Сообщение #6 от 23.11.2010 09:59
Спасибо ipsy. Согласен. С посторонним измерительным прибором было бы конечно проще. К сожалению такового у меня нет. Насчет параболического характера мысли были. Чувствую, что зависимость должна быть более ровной, если взять миниатюрный вентилятор и двигатель с легким вращением вала (без мощных магнитов). Заодно это позволит мерить маленькую скорость потока.

И еще мысль для тех, кто будет делать нечто аналогичное. Удобно взять для измерения стрелочный вольтметр. Его можно разобрать и перерисовать самостоятельно на бумажке его шкалу под собственные нужны, нанеся пометки не напряжений, а сразу скоростей потока, чтобы не пересчитывать каждый раз. Бумажку потом вставить под стекло поверх старой шкалы. Если при этом у вас будет еще и посторонний прибор, чтобы подогнать показания собственного прибора, то получится просто идеальный измеритель. :-)

Dr.West

Сообщение #44 от 08.01.2011 10:06
К сожалению слабые воздушные потоки таким ПК вентилятором не измерить,потому, что его вращение тормозит магнитное поле резинового магнитного кольца двигателя,его надо удалить.Да и погрешность тоже велика.Вентилятор надо выбирать на шарикоподшипниках и диаметром 70-80мм с большим числом лопастей,чем больше тем лучше.
Измерение же производить частотомером с оптопарой по числу лопастей пересекающих ИК луч за единицу времени.Или оптопара работающая на отражение по приклеенному алюминиевому скотчу на одну лопасть.
Самое сложное это тарирование без образцового прибора анемометра.При наличии автомобиля и точного ЖПС в безветренную погоду это тоже не проблема,а вот если этого нет - проблема.По приведённым же выше расчётам это ИМНО +/- пол стула.
Ну и не согласен что такой прибор только раз нужен.При обслуживании и ремонте кондиционеров и вентиялции с приточно вытяжной-постоянно.Дома раз в пол года,ибо если вентилятор кондиционера(да любой радиальный вентилятор) загрязнился то этого не видно а производительность падает на 30-50%.

alex.ivin

Сообщение #46 от 11.01.2011 00:15
Dr.West : Измерение же производить частотомером с оптопарой по числу лопастей пересекающих ИК луч за единицу времени.Или оптопара работающая на отражение по приклеенному алюминиевому скотчу на одну лопасть.
не очень понял, если удастся точно посчитать обороты вентилятора на двух гарантированных воздушных потоках, то это можно дальше использовать
Я имею ввиду, зависимость оборотов от скорости набегающего потока линейная?
Автомобили, ЖПС и безветреннйо погоды у меня нет :(

DmKG

Сообщение #47 от 11.01.2011 12:42
Dr.West : Измерение же производить частотомером с оптопарой по числу лопастей пересекающих ИК луч за единицу времени.
Это усложняет конструкцию, а смысла на мой взгляд не меняет. В любом случае желателен эталонный прибор для настройки, тогда любой вариант будет показывать верно.

Двигатель должен хорошо подойти любой из слаботочных, например от старого кассетного магнитофона или плеера. У них вал очень легко вращается.

Вентилятор желателен хороший, вообще не из разряда компьютерных. У меня у ребенка есть игрушка, называется вроде бы "ветерок". На ней вентиляторы небольшого размера крутятся от малейшего ветерка. Вот что-то такое было бы в самый раз. :-)

Игрушка ветерок, должна быть еще палка

Dr.West

Сообщение #60 от 24.01.2011 12:39
DmKG : Измерение же производить частотомером с оптопарой по числу лопастей пересекающих ИК луч за единицу времени.
Это усложняет конструкцию, а смысла на мой взгляд не меняет. В любом случае желателен эталонный прибор для настройки, тогда любой вариант будет показывать верно.
Это увеличивает точность измерения и снижает измеряемую скорость вращения и потока.Когда вентиляторный двигатель или от игрушки еле-еле вращается то напряжения он практически не вырабатывает,кроме того зависимость вырабатываемого напряжения мотором -нелинейна.Частота вращения -линейна,не считая нелинейности воздействия самого возд потока.А в бытовом кондиционировании и вентиляции надо как раз измерять малые потоки.И тут измеритель на компьтерном вентиляторе по вырабатываемому напряжению бесполезен.Да он и вращатья то не будет.
DmKG :Двигатель должен хорошо подойти любой из слаботочных, например от старого кассетного магнитофона или плеера. У них вал очень легко вращается.
Даже такой двигатель имеет магнитное торможение,следовательно выбросив магниты и перейдя на измерение частоты мы повысим точность и чувствительность.

DmKG : У меня у ребенка есть игрушка, называется вроде бы "ветерок". На ней вентиляторы небольшого размера крутятся от малейшего ветерка. Вот что-то такое было бы в самый раз.
НЕТ не потянет,он крутится БЕЗ НАГРУЗКИ ДВИГАТЕЛЕМ.Именно так и реализованны фирменные анемометры-лёгкий вентилятор в сапфировых часовых подшипниках и измерение частоты вращения с пересчётом в скорость воздушного потока.

Georgek

Сообщение #214 от 25.01.2013 16:16
Хочу предложить еще один способ измерения расхода в зимнее время.
Если верить формуле P = L х 0.34 х (T2-T1),
где P - мощность канального воздухонагревателя, Вт;
L - расход воздуха L, м3/ч;
T1 - температура воздуха до нагревателя;
T2 - температура воздуха после нагревателя,
то измерив температуру в канале после нагревателя с отключенным нагревателем - T1, и с включенным на полную мощность (на терморегуляторе ставим максимальную температуру, чтобы нагреватель во время измерений не отключался) - T2, можно легко рассчитать расход воздуха в м3/ч.
Для повышения точности измерений мощность нагревателя желательно рассчитать измерив ток через него и падение напряжения на его выводах, а датчик температуры ставить в канал поближе к нагревателю, в идеале - после утепленного прямого участка трубы длиной с полметра. Неплохо также усреднить результаты, полученные при разных значениях уличной температуры.

Georgek

Сообщение #215 от 25.01.2013 16:42
А для еще большего повышения точности измерений данным способом нагреватель на время измерений рекомендуется утеплить, а в формуле вместо приближенного коэффициента 0,34 использовать реальные значения плотности и удельной теплоемкости влажного воздуха при конкретной температуре, давлении и влажности. Но это уже на любителя... А в большинстве случаев, я думаю, нам достаточно точности в 10-15%, и есть ощущение, что предложенный метод ее обеспечит и в упрощенном варианте.
Хочу сразу предупредить возможные вопросы: сам пока не пробовал, придумал только-что:idea

Всего : 10, на странице: 10

Добавлять комментарии могут лишь зарегистрированные пользователи.
Если вы уже зарегистрированы, пожалуйста, авторизуйтесь.
Альтернативная авторизация:

Копирайт © 2010-2019 YOUVENT.RU
При использовании материалов сайта ссылка обязательна
О сайте | Эл. почта: youvent@yandex.ru