Наведено структурну і функціональну схеми сенсора термоанемометричного типу для вимірювання одно- і двофазних (рідина + газ) середовищ за пульсуючого характеру потоку . На основі рівняння теплового балансу отримано рівняння для моделювання температури сприймальних елементів сенсора залежно від споживаної потужності, характеристик матеріалу елементів сенсора, їх маси і конструкційних розмірів, теплотехнічних характеристик і кінематичних параметрів вимірювального середовища. Розглянуто процес поширення теплового потоку із внутрішнім джерелом теплоти від сприймального елемента сенсора із радіусом поперечного перерізу rЕ, описаний дифенціальним рівнянням інтенсивності поширення температури з урахуванням теплопровідності вимірювального середовища і матеріалу сприймального елемента сенсора. Моделювання температури сприймальних елементів сенсора і розподілу температурного поля у вимірювальному середовищі виконано з урахуванням коефіцієнта тепловіддачі елементів сенсора і коефіцієнта теплопровідності середовища. Інтенсивність потоку вимірювального середовища приймали від 16,7 до 58,3 г/с, залежно від діаметра корпусу сенсора розраховували середню швидкість потоку . Коефіцієнт тепловіддачі α був у межах від 60000 до 130000 Вт/(м2ОС) за діапазону швидкостей вимірювального середовища від 2,125 до 4,0 м/с і внутрішніх діаметрів корпусу сенсора 12, 14 і 16 мм. Наведено результати моделювання зміну температури на межі температурного поля і її віддаль від елементів залежно від швидкості потоку вимірювального середовища. Вимірювальним середовищем було молоко зі швидкістю потоку у межах 2,125–4,0 м/с, внутрішній діаметр корпусу сенсора 14 мм і потужність живлення 15 Вт. Температура на межі температурного поля сприймальних елементів сенсора коливалася у межах від 29,97 град. до 28,38 град, за зміни віддалі межі від холоднішого сприймального елемента сенсора у межах 5,02–6,29 мм. Температура на межі температурних полів і віддаль межі поля від сприймальних елементів сенсора є змінною залежно від інтенсивності потоку (швидкості) вимірювального середовища і його характеристик, віддалі між елементами, потужності живлення елементів сенсора. Обґрунтована віддаль між сприймальними елементами термоанемометричного сенсора становить 10 мм.
[1] R. C. Baker, Flow measurement handbook: industrial designs, operating principles, performance, and applications. New York: Cambridge University Press, 2000.
https://doi.org/10.1017/CBO9780511471100
[2] J. E. Hardy, J. O .Hylton, T. E. McKnight, Empirical correlations for thermal flow meters covering a wide range of thermal-physical properties. In: Nat. Conf. Stand. Labs, 1999. [Online] [30.01.2018]. Available:. http://www.iaea.org/inis/collection/NCLCollectionStore/Public/30/048/300....
[3] J. G. Olin. “Industrial Thermal Mass Flow meters, Part 1: Principles of Operation”. Measurements and Control, vol. 193, 1999.
[4] A. Badarlis, V. Kumar, A. Pfau, A. Kalfas. “Novel sensor geometry for liquids serving in dispersion thermal flow meters.”, In: SENSOR+TEST Conferences 2011 – SENSOR Proceedings, pp. 78–83, 2011.
[5] R. C. Baker, C. Gimson, “The effects of manufacturing methods on the precision of insertion and in-line thermal mass flow meters”, Flow Measurement and Instrumentation, vol. 12, no. 2, pp. 113–121, 2001.
https://doi.org/10.1016/S0955-5986(01)00005-X
[6] Rep. No. 2002/53, The effect of gas properties and installation effects on thermal mass flow meters, 2003. [Online]. Available: http://www.tuvnel.com/_x90lbm/Report_FDMS03.pdf.
[7] K. Rupnik, J. Kutin, I. Bajsić, “A Method for Gas Identification in Thermal Dispersion Mass Flow Meters”, Strojniški vestnik - Journal of Mechanical Engineering, vol. 60, no. 9, pp. 607–616, 2014. [Online] Available: http://en.sv-jme.eu/data/upload/2014/09/08_2014_1889_Rupnik07.pdf
https://doi.org/10.5545/sv-jme.2014.1889
[8] A. Cebula, “Experimental and numerical investigation of thermal flow meter”, Аrchives of thermodynamics, vol. 36, no. 3, pp. 149–160, 2015,
https://doi.org/10.1515/aoter-2015-0027
[9] M. Farzaneh-Gord, S. Parvizi, A. Arabkoohsar, L.Machado, R. Koury, “Potential use of capillary tube thermal mass flow meter to measure residential natural gas consumption”, J. Nat. Gas Sci. Eng., vol. 22, pp. 540–550, 2015.
https://doi.org/10.1016/j.jngse.2015.01.009
[10] V. Dmytriv, I. Dmytriv, “Thermo-anemometer measuring of two-phase pulsating flows applying to the cyber-physical system of milk production”, in Proc. V Int. Sc. Cong. “Agricultural Machinery 2017”. Year I, vol. 1/1, pp. 85–87. Varna, Bulgaria, 2017.
[11] V. Dmytriv, I. Dmytriv, T. Dmytriv,“Research in thermo-anemometric measuring device of pulse flow of two-phase medium”, in Proc. 17th Int. Sc. Conf: Engineering for rural development, vol. 17, May 23–25, pр. 898–904, 2018, Jelgava, Latvia: Un. Life Sciences and Techn.
https://doi.org/10.22616/ERDev2018.17.N200
[12] Н. М. Беляев, Основы теплопередачи. Киев, Украина: Вища школа, 1989.
[13] В. Р . Кулинченко, Справочник по теплообменным расчетам. Киев, Украина: Техника, 1980.