ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΕΣ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ

ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ ΣΤΙΣ ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΕΠΙΣΤΗΜΕΣ
Κατηγορία Μαθήματος: Μεταπτυχιακό
Τύπος Μαθήματος: Υ
Κωδικός Γραμματείας:
Εξάμηνο:

Διάρκεια:
ECTS Units:
Τομέας:
 Ενέργειας, Βιομηχανικών Διεργασιών και Αντιρρυπαντικής Τεχνολογίας
Κατεύθυνση:
 Ενέργεια, Βιομηχανικές Διεργασίες & Τεχνολογία Αντιρρύπανσης
Διδάσκων:
 Χαραλάμπους Γεώργιος

Σκοπός
Σκοπός του μαθήματος είναι η εξοικείωση των φοιτητών με τεχνικές μέτρησης που χρησιμοποιούνται για την εξαγωγή μεγεθών σε θερμικές ροές όπως η πίεση, η θερμοκρασία, ταχύτητα, η παροχή όγκου και η παροχή μάζας. Κατά τη διάρκεια του μαθήματος θα καλυφθούν διαφορετικές προσεγγίσεις στην μέτρηση του καθενός από τα παραπάνω μεγέθη και παρουσίαση των πλεονεκτημάτων και μειονεκτημάτων της κάθε προσέγγισης και να μπορεί να γίνει η επιλογή της κατάλληλης τεχνικής ανάλογα με την εφαρμογή. Επιπλέον από τις συγκεκριμένες μετρητικές τεχνικές, θα γίνει περιγραφή των γενικών χαρακτηριστικών των μετρητικών οργάνων όπως της ανάλυσης και της ακρίβειας του οργάνου και των τυχαίων και συστηματικών σφαλμάτων που μπορεί να προκύψουν κατά τη διάρκεια της μέτρησης. Το θεωρητικό κομμάτι θα ολοκληρωθεί με την επεξεργασία και ανάλυση των μετρήσεων και την παρουσίαση των αποτελεσμάτων σε αναφορές. Το μάθημα έχει σημαντικό εργαστηριακό κομμάτι ώστε οι φοιτητές να έρθουν σε άμεση επαφή με διαφορετικούς τύπους ροής, μετρούμενων μεγεθών και μεθόδους επεξεργασίας των μετρήσεων ώστε να αποκτήσουν όσο το δυνατό μεγαλύτερη πρακτική/εφαρμόσιμη εμπειρία.
Περιεχόμενα

Βασικές αρχές
Διαστατική ανάλυση, κινηματική και δυναμική ομοιότητα. Χαρακτηριστικά μετρητικών οργάνων. Τύποι αισθητήρων. Στοιχεία μετρητικών οργάνων. Στατική και δυναμική απόκριση μετρητικών συστημάτων. Βαθμονόμηση μετρητικών οργάνων. Συγγραφή αναφορών.

Δειγματοληψία και μετρητικά σφάλματα
Δειγματοληψία τυχαίων μεταβλητών. Ταχύτητα δειγματοληψίας (Nyquist). Μέγεθος δείγματος. Διακριτοποιηση σήματος. Θόρυβος, τυχαία και συστηματικά σφάλματα. Μετρητική αβεβαιότητα, μεταφορά σφάλματος.

Τεχνικές μέτρησης παροχής
Ροόμετρα θετικής μετατόπισης, ροόμετρα διαφορικής πίεσης (Venturi, nozzle, και orifice-plate), μέτρηση παροχής σε ανοιχτές ροές, σωλήνες Pitot, ροόμετρα στρωτής ροής, ροόμετρα πλωτήρα, ροόμετρα Vortex-shedding flow meters, Drag flow meters, ροόμετρα μυλίσκου (Turbine flow meters), ροόμετρα υπερήχων (Ultrasonic flow meters), ηλεκτρομαγνητικά ροομετρα, ροόμετρα Coriolis, Thermal-mass flow meters.

Τεχνικές μέτρησης ταχύτητας
Θερμική ανεμομετρία, Laser Doppler velocimetry, Ultrasonic Doppler velocimetry, Particle displacement methods, Ανεμομετρία.

Τεχνικές μέτρησης πίεσης, και θερμοκρασίας
Μανόμετρα υοειδούς σωλήνα, μικρομανόμετρο Prandtl, ζυγός πίεσης, ελαστικά στοιχεία, χωρητικοί αισθητήρες πίεσης, πιεζοηλεκτρικά στοιχεία, μανόμετρα κενού, αισθητήρες υψηλής πίεσης, θερμόμετρα διαστολής, θερμοζεύγη, θερμόμετρα αντίστασης, θερμοχρωμικά υλικά, πυρομετρία, οπτικές τεχνικές.

Οπτικοποίηση ροής
Φωτογραφία, σκιαγραφία, μέθοδος schlieren, Laser-induced Fluorescence.

Βιβλιογραφία
  1. Stavros Tavoularis, Measurement in Fluid Mechanics, Cambridge University Press, ISBN-10: 0521138396
  2. Cameron Tropea, Alexander Yarin, John Foss, Springer Handbook of Experimental Fluid Mechanics, Springer, ISBN 978-3-662-49162-1
  3. Les Kirkup, Experimental Methods: An Introduction to the Analysis and Presentation of Data, Wiley, ISBN-10: 0471335797
Εργαστηριακές Ασκήσεις
  1. Βαθμονόμηση ελεγκτή ροής υγρού και υπολογισμός συντελεστή εκροής ακροφυσίου
  2. Μέτρηση προφίλ ταχύτητας και παροχής αέρα σε αγωγό
  3. Ανεμομετρία θερμού σύρματος για μέτρηση ταχύτητας στο απόρρευμα κυκλικού κυλίνδρου
  4. Μέτρηση πίεσης στην επιφάνεια αεροτομής
  5. Οπτικοποίηση ροής με τεχνικές Laser
Υπολογιστικές Ασκήσεις