Technické info AIRFLOW/TSI č.109

Přepočet standardní (standard) rychlosti na skutečnou (actual) rychlost

Termické senzory, používané pro měření rychlosti vzduchu, jsou citlivé na změnu hustoty vzduchu a rychlost proudění vzduchu. Termické anemometry, které tyto senzory využívají, indikují rychlosti nastavené na standardní podmínky. Pro přístroje řady AIRFLOW/TSI jsou standardní podmínky definovány pro teplotu 21,1 °C (70° F) a tlak 101,4 kPa (14,7 psia) při 0% relativní vlhkosti. Jiní výrobci anemometrů mohou používat jiné hodnoty standardních podmínek.

Indikovaná rychlost se nazývá „Standard“ nebo také „Mass“. To je rychlost odpovídající pohybu proudu vzduchu ve standardních podmínkách (výše definovaných).

V některých aplikacích (měřeních) může být požadavek na určení okamžité (actual) rychlosti, tj. přepočíst standardní rychlost na okamžitou. Okamžitá rychlost je rychlost, při které mikroskopické částice prachu mohou procházet měřeným vzdušným proudem. Pro přepočet na skutečnou rychlost potřebujete kompenzovat vliv teploty, tlaku a relativní vlhkosti. Níže uvedená tabulka 1 ukazuje rozdílné hodnoty standardní rychlosti a okamžité rychlosti pro několik různých podmínek měření.

Tabulka 1
Podmínky měření Standartní rychlost Skutečná (actual) rychlost Rozdíl (%)
16°C, 30% r.v.,
760 mmHg
5 m/s 4,94 m/s 1,2
26°C, 70% r.v.,
740 mmHg
5 m/s 5,35 m/s 7,0
34°C, 30% r.v.,
760 mmHg
5 m/s 5,30 m/s 6,1
34°C, 80% r.v.,
760 mmHg
5 m/s 5,45 m/s 9,0
34°C, 80% r.v.,
780 mmHg
5 m/s 5,30 m/s 6,1

Pozn. 760 mmHg = 101,35 kPa

Přepočet standartní rychlosti na skutečnou

1)   Korekce teploty a tlaku (suchý vzduch)
 
Kde: T = teplota vzduchu (°C)
  Vskut dry = skutečná rychlost korigovaná na teplotu a tlak (m/s)
  Vstd = standardní rychlost (m/s)
  Pbar = celkový tlak vzduchu (barometrický tlak) (mmHg)
 
2)   Korekce s ohledem na relativní vlhkost
 
Pokud je relativní vlhkost vysoká, obsahuje vzduch nezanedbatelné množství vodní páry. Ve většině případů je efekt změny vlhkosti na hustotu vzduchu při pokojové teplotě zanedbatelný. Avšak při vyšších teplotách a vyšší relativní vlhkosti je dobré tento vliv do přepočtu zahrnout. Postup je následující:
 
a)    Určíme teplotu rosného bodu vzduchu, který budeme měřit – termické anemometry TA440 nebo sondy 964 a 966 jsou vybaveny i čidlem relativní vlhkosti a dokáží indikovat přímo i teplotu rosného bodu. Hodnotu lze samozřejmě určit i psychrometrem.  
b)    Z tabulky 2 získáme na základě hodnoty teploty rosného bodu hodnotu parciálního tlaku vodní páry (tj. tlak odpovídající příslušné absolutní vlhkosti)   
c)    Vypočtěte skutečnou rychlost dle vztahu:
 
Kde: Vskut moist = skutečná rychlost korigovaná na teplotu, tlak a relativní vlhkost (m/s)
  Vskut dry = skutečná rychlost korigovaná na teplotu a tlak (m/s)
  ρtotal= hustota vlhkého vzduchu
  ρdry= hustota suchého vzduchu
  Pbar = celkový tlak vzduchu (barometrický tlak) (mmHg)
  Pvapor = parciální tlak vodní páry (mmHg)
 
Příklad:
 
  Potřebujete převést standardní rychlost vzduchu na skutečnou. Teplota vzduchu je 26°C s relativní vlhkostí 70% a teplotou rosného bodu 20°C. Barometrický tlak je 740 mmHg. Naměřená hodnota standardní rychlosti je 5 m/s.
 
  Dosadíte do vzorce 1 a dostáváte:
 
 
  Z tabulky 2 odečtěte hodnotu parciálního tlaku vodní páry pvapor = 17,55 mmHg (pro teplotu rosného bodu 20°C) a dosadíte do vzorce:
 
Tabulka 2
Teplota rosného bodu (tDP) vs. Parciální tlak vodní páry (Pv)
tDPPvtDPPvtDPPvtDPPv
(°C)(mmHg)(°C)(mmHg)(°C)(mmHg)(°C)(mmHg)
-500,029-72,5501613,643952,51
-450,054-62,7781714,544055,40
-400,096-53,0251815,494158,42
-35 0,169-43,2911916,494261,58
-300,288-33,5782017,554364,89
-250,480-23,8872118,664468,35
-240,530 -14,2202219,844571,97
-230,58504,5802321,094675,75
-220,64614,9202422,404779,70
-210,71225,2902523,784883,83
-200,78335,6802625,244988,14
-190,86246,1002726,775092,60
-180,94756,5402828,385197,30
-171,04167,0102930,0852102,2
-161,14277,5103031,8653107,3
-151,25288,0403133,7454112,7
-141,37398,6103235,7055 118,2
-131,503109,2103337,7856124,0
-121,644119,8503439,9557130,0
-111,7981210,5203542,2358136,3
-101,9641311,2403644,6259142,8
-92,1441411,9903747,1360149,6
-82,3401512,79038  

Pozn. 1 mmHg = 1,33 hPa = 0,13 kPa

Pdf ke stažení