Μελέτη και βελτιστοποίηση αισθητήρα ροής με εκτεταμένο εύρος τιμών εισόδου

Ξυδάκη, Αντωνία Μαρία

Study and optimization of flow sensor with extended measuring range

Διπλωματική εργασία

Author

Ξυδάκη, Αντωνία Μαρία

Date

2021-10-07

Advisor

Pagonis, Dimitris Nikos

Διπλωματική Εργασία (10.47Mb)

Keywords

Μοντελοποίηση τύρβης ; Μετάδοση θερμότητας ; Τρόποι λειτουργίας θερμικών αισθητήρων ; Θερμικός αισθητήρας ροής ; Εύρος λειτουργίας

Abstract

Στην παρούσα διπλωματική εργασία πραγματοποιείται η μελέτη του σχεδιασμού του φορέα ενός θερμικού αισθητήρα, με σκοπό τη διεύρυνση του μετρητικού πεδίου του. Βασικός στόχος της εργασίας ήταν η εύρεση κατάλληλου φορέα, ο οποίος περιλαμβάνει σωλήνα παράκαμψης της ροής, κατά το μήκος του οποίου δε δημιουργούνται στροβιλισμοί στα σημεία που τοποθετούνται οι αισθητήριες διατάξεις, καθ’ όλο το εύρος λειτουργίας του, ώστε να έχουμε μεγαλύτερο εύρος μέτρησης και ταυτόχρονα να μην επηρεαστεί η ακρίβεια των μετρήσεων. Μετά τη μελέτη της γεωμετρίας του φορέα, πραγματοποιείται χωριστά και η μελέτη της συνολικής προκύπτουσας αισθητήριας διάταξης και των βασικών μεθόδων μέτρησης που μπορούν να χρησιμοποιηθούν, μέσω διεξαγωγής προσομοιώσεων της αρχής λειτουργίας της, ώστε να εξακριβωθούν σε μία πρώτη προσέγγιση η μέγιστη δυνατή ακρίβεια και το εύρος λειτουργίας της. Τέλος, πραγματοποιήθηκε επίσης, κατάλληλη μελέτη ως προς το σχεδιασμό της ίδιας της αισθητήριας διάταξης (τοπολογία αισθητήριων στοιχείων), αλλά και του βέλτιστου συνδυασμού υλικών κατασκευής της.

Abstract

In this thesis the design study of a thermal flow sensor housing is presented. The main purpose of the study was to design an appropriate housing, which includes a bypass pipe flow in order to extend the measuring range of the sensor. By placing the sensory elements inside the bypass where there is no turbulence throughout the desired operating range, the measuring range of the resulting device is extended considerably and at the same time the accuracy of the measurement is increased. Subsequently, a separate study of the sensory device itself and the basic modes of operation (CT or CP) that can be employed followed through appropriate simulations, in order to investigate the resulting maximum possible accuracy and operating range. Finally, the optimal combination of materials employed for the sensing device fabrication and the most efficient sensing element’s topology were investigated through a set of separate simulations.