Måling av lufthastighet og luftmengde

Strømningshastighet

Måleparameteren ”strømningshastighet” er relevant i flere sammenhenger. Det er ikke bare viktig i komfortmålinger ved arbeidsplasser, men er også av stor betydning for måling av avtrekks-luft i industrielle prosesser.

For å måle luftstrømmen riktig, må forskjellige faktorer angående bruken og de respektive omgivelsesforhold tas med i betraktningen. Hva disse er, og hvordan et godt måleresultat kan oppnås, vil bli beskrevet i denne artikkel.

Fysiske prinsipp for måling av strømningshastighet

Strømningshastighet er retningsbestemt bevegelser av partikler eller et medium. Eksempler kan være en vannstrøm eller en gass-strøm. SI enheten for strømningshastighet er meter per sekund (m/s).
Avhengig om det er turbulens eller ikke, skilles det mellom laminær strømning(uten turbulens) og turbulent strømning (med turbulens).

Strømning i en kanal

Laminær strømning

Alle partiklene i en gass eller væske følger parallelle linjer (strømlinjer) uten virvler

• Hastigheten er lavest ut mot kanten, og høyest i midten

Turbulent strømning

• Bevegelsene i gass- eller væskepartiklene varier i størrelse og retning.
• Større friksjonstap (trykktap) mellom mediet og kanalveggen.

Termisk anemometer

Prinsippet baserer seg på et element som varmes opp blir avkjølt ved at et medium strømmer forbi.
Temperaturen på elementet holdes konstant ved automatisk å styre strømmen som går gjennom det. Strømmen som er nødvendig for å holde temperaturen på elementet konstant, er proporsjonal med lufthastigheten.
Når denne typen følere benyttes i er turbulent luftstrøm påvirkes det oppvarmede elementet fra flere retninger, som kan påvirke måleresultatet negativt.
Dette kan i noen tilfeller unngås ved å ha en tilstrekkelig lang rett strekning før og etter målepunktet.

Vingehjul

Måleprinsippet er at en roterende bevegelse gjøres om til elektriske pulser. Luftstrømmen får vingehjulet til å rotere. En induktiv føler måler omdreiningene til vingehjulet og genererer et pulstog som instrumentet regner om til en hastighet (vanligvis m/s). Vingehjul med stor diameter (Ø 16 mm og Ø 100 mm) er egnet til å måle ved turbulent strømning, (f.eks. ved utløpsventiler) ved lavere og midlere hastigheter. Vingehjul med liten diameter er bedre for kanaler, hvor kanaltverrsnittet må være minst 10 ganger større en følerens diameter. Følere med Ø16 mm har vist seg meget anvendelig. Den er stor nok til å ha gode start egenskaper og liten nok til å måle hastigheter opp til 50 m/s.

Pitotrør, rett og Prandtls

Pitotrørets fremste åpning blir utsatt for totaltrykket (dynamiske + statisk) i en kanal og leder det til punktet (a) som tilkobles pluss-siden på måleinstrumentet.
Det statiske trykket tas opp av pitotrørets sideåpninger og ledes til punktet (b) som tilkobles minussiden på måleinstrumentet. Det resulterende differensialtrykket er proporsjonalt med lufthastigheten på målestedet og kan regnes om etter denne formelen:

V = Lufthastighet i m/s
s = Pitotrørfaktor
r = Lufttetthet i kg/m³
p = Differansetrykk i Pascal

Merk!
Lufttettheten påvirkes ganske lite av fuktighet og absolutt-trykket.
Temperaturen påvirker tettheten endel om den avviker mye fra romtemperaturen.
For optimal nøyaktighet må tettheten korrigeres for både temperatur, fuktighet og absolutt-trykk.

Plassering av føleren

For alle type følere – varmetråd, vingehjul og pitotrør – er det meget viktig at de er vinklet rett mot luftstrømmen. Vrid derfor føleren til den høyeste verdiene vises i diplayet på måleinstrumentet. Da først kan selve målingen foretas. Pitotrør er spesielt følsomme for dette.

Måling i kanal

Hvis mulig, bør målingen gjøres på en rett strekning i kanalen. Den rette kanalseksjonen skal være minst 5 ganger så lang som kanalens indre diameter før målepunktet og 2 ganger så lang etter målepunktet. Strømningsprofi len må ikke forstyrres på noen måte av ventiler, skrå deler, vinkler osv. Siden luftstrømmen er forskjellig i forskjellige deler av kanalens tverrsnitt, anbefales det å måle på flere forskjellige punkter og beregne middelverdien før du konverteres til volumstrøm. Vær også oppmerksom på at følerdiameteren ikke bør være større enn 1:30 av kanalen for å minimere følerens påvirkning på luftstrømmen.

Inn og ut fra plateventiler og ventilatorer

Måling av lufthastighet og riktig beregning av volumstrøm ved ventilasjonsuttak kan by på utfordringer. Turbulensen som skapes der, pluss forskjellige strømningsretninger gjør rett måling vanskelig. Måling med en måletrakt i kombinasjon med et vingehjul gjør der rimelig enkelt å oppnå en nøyaktig måling av strømningshastigheten. Måletrakten må passe helt til ventilen.

Målinger ved virveluttak

For målinger ved såkalte virveluttak som har høy lufthastighet, bør det benyttes en strømningsretter. Dette vil gi et vesentlig bedre måleresultat.

Tillførsel

Krever en spesiell måletrakt med en hvis lengde og store åpninger som minimerer trykkfall og turbulens på målingen. Måleresultatet vises direkte i l/s eller m³/t.