procyberВестник кибернетикиProceedings in Cybernetics1999-7604Бюджетное учреждение высшего образования Ханты-Мансийского автономного округа – Югры «Сургутский государственный университет»procyber-251Research ArticleСтатьиЗадача конвективного теплообмена на обтекаемой плоской пластине в оптическом расходомере газа и жидкостиProblem of Convective Heat Transfer on Streamlined Flat Plate in Optical Flow Meter of Gas and LiquidСеменовО. Ю.SemenovO. Yu.ous.tutor.phinma@mail.ruДёмкоА. И.DyomkoA. I.ous.tutor.phinma@mail.ruСургутский государственный университетРоссияSurgut State UniversityRussian Federation20193003202002 (34)1526Copyright © Семенов О.Ю., Дёмко А.И., 20202020Семенов О.Ю., Дёмко А.И.Semenov O.Y., Dyomko A.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.vestcyber.ru/jour/article/view/251

Рассмотрена задача конвективного теплообмена на обтекаемой плоской пластине в оптическом расходомере газа и жидкости. Предложен способ измерения скорости потока по изменению поперечного градиента температуры. Исследована зависимость углового отклонения луча лазера от скорости потока с учетом закономерностей теплообмена при свободной конвекции. Обнаружено, что распределение температуры очень неустойчиво по отношению к скорости течения воздуха в измерительной ячейке. Показана возможность разработки лазерного расходомера для измерения небольших расходов газа. Определены границы применимости предлагаемого метода измерений.

The article considers the problem of convective heat transfer on a streamlined flat plate in an optical flowmeter of gas and liquid. A method for measuring the flow velocity by changing the transverse temperature gradient is proposed. The dependence of the angular deviation of the laser beam on the flow velocity is studied taking into account the laws of heat transfer during free convection. The unstable temperature distribution for the air flow rate in the measuring cell is found. The possibility of developing a laser flow meter for measuring small gas flow rates are shown. The applicability limits of the proposed measurement method are determined.

теплообменконвекциядиагностикарасходомерлазерсветовой лучгазэффект Пельтьежидкостьоптическая неоднородностьheat transferconvectiondiagnosticsflow meterlaserlight beamgasPeltier effectliquidoptical heterogeneityРабота выполнена в рамках проекта в области фундаментальных и прикладных исследований «Комплект приборов для экологического мониторинга и нефтегазового комплекса» при поддержке Департамента образования и молодежной политики (приказ от 25.08.2017 № 1281) Ханты-Мансийского автономного округа – Югры и Сургутского государственного университета.ReferencesБердников В. С., Гришков В. А., Марков В. А., Пшеничников Ю. М. Тепловая гравитационно-капиллярная конвекция в подогреваемых снизу горизонтальных слоях жидкости // Сб. тр. XXVII Сибирского теплофизического семинара. Новосибирск : Изд-во Ин-та теплофизики СО РАН, 2004. С. 1–19.Бердников В. С., Гришков В. А., Марков В. А., Пшеничников Ю. М. Тепловая гравитационно-капиллярная конвекция в подогреваемых снизу горизонтальных слоях жидкости // Сб. тр. XXVII Сибирского теплофизического семинара. Новосибирск : Изд-во Ин-та теплофизики СО РАН, 2004. С. 1–19.Ганиев М. И., Дѐмко А. И., Семенов О. Ю. Исследование распределения концентрации газа в трубах в сборнике // Передовые инновационные разработки. Перспективы и опыт использования, проблемы внедрения в производство : сб. науч. ст. по итогам 4-й Междунар. науч. конф. Казань, 2019. C. 214–218.Ганиев М. И., Дѐмко А. И., Семенов О. Ю. Исследование распределения концентрации газа в трубах в сборнике // Передовые инновационные разработки. Перспективы и опыт использования, проблемы внедрения в производство : сб. науч. ст. по итогам 4-й Междунар. науч. конф. Казань, 2019. C. 214–218.Кремлевский П. П. Расходомеры и счетчики количества веществ : справ. Кн. 2 / под общ. ред. Е. А. Шорникова ; 5-е изд., перераб. и доп. СПб. : Политехника, 2004. 412 с.Кремлевский П. П. Расходомеры и счетчики количества веществ : справ. Кн. 2 / под общ. ред. Е. А. Шорникова ; 5-е изд., перераб. и доп. СПб. : Политехника, 2004. 412 с.Semenov O. Yu., Dyomko A. I. Liquid and Gas Optical Flowmeter Model Development // AIP Conference Proceedings 2141, 050010. 2019. DOI 10.1063/1.5122153.Semenov O. Yu., Dyomko A. I. Liquid and Gas Optical Flowmeter Model Development // AIP Conference Proceedings 2141, 050010. 2019. DOI 10.1063/1.5122153.Liu C., Wang Ya., Li Y., Xu M. Experimental Study On New Leak Location Methods for Natural Gas Pipelines Based on Dynamic Pressure Waves // Journal of Natural Gas Science and Engineering. 2018. No. 54. P. 83–91. DOI 10.1016/j.jngse.2018.03.023.Liu C., Wang Ya., Li Y., Xu M. Experimental Study On New Leak Location Methods for Natural Gas Pipelines Based on Dynamic Pressure Waves // Journal of Natural Gas Science and Engineering. 2018. No. 54. P. 83–91. DOI 10.1016/j.jngse.2018.03.023.Tu C., Zhang J. Nanoparticle-laden Gas Flow Around a Circular Cylinder at High Reynolds Number // Int J Nume Methods Heat Fluid Flow. 2014. No. 24. P. 1782–1794.Tu C., Zhang J. Nanoparticle-laden Gas Flow Around a Circular Cylinder at High Reynolds Number // Int J Nume Methods Heat Fluid Flow. 2014. No. 24. P. 1782–1794.Семенов О. Ю., Дѐмко А. И. Разработка модели оптического расходомера жидкости и газа // Техника и технология нефтехимического и нефтегазового производства : материалы 9-й междунар. науч.-технич. конф. (Омск, 26 февраля – 28 февраля 2019 г.). Омск : Изд-во ОмГТУ, 2019. С. 207–208.Семенов О. Ю., Дѐмко А. И. Разработка модели оптического расходомера жидкости и газа // Техника и технология нефтехимического и нефтегазового производства : материалы 9-й междунар. науч.-технич. конф. (Омск, 26 февраля – 28 февраля 2019 г.). Омск : Изд-во ОмГТУ, 2019. С. 207–208.Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Теоретическая физика: гидродинамика. Т. 6 ; изд. 6-е, испр. 2017. 736 с.Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Теоретическая физика: гидродинамика. Т. 6 ; изд. 6-е, испр. 2017. 736 с.Cengel D., Yunus A., Michael A. Boles. Thermodynamics: An Engineering Approach 8 th Edition. McGraw-Hill Education, 2014. 1024 p.Cengel D., Yunus A., Michael A. Boles. Thermodynamics: An Engineering Approach 8 th Edition. McGraw-Hill Education, 2014. 1024 p.Попов И. А. Гидродинамика и теплообмен внешних и внутренних свободноконвективных вертикальных течений с интенсификацией. Интенсификация теплообмена : моногр. ; под общ. ред. Ю. Ф. Гортышова. Казань : Центр инновационных технологий, 2007. 326 с.Попов И. А. Гидродинамика и теплообмен внешних и внутренних свободноконвективных вертикальных течений с интенсификацией. Интенсификация теплообмена : моногр. ; под общ. ред. Ю. Ф. Гортышова. Казань : Центр инновационных технологий, 2007. 326 с.Guiatni M., Benallegue A., Kheddar A. Thermal Display for Telepresence Based on Neural Identification and Heat Flux Control // Presence: Teleoperators and Virtual Environments. MIT Press, 2009. No. 18 (2). P. 156–169.Guiatni M., Benallegue A., Kheddar A. Thermal Display for Telepresence Based on Neural Identification and Heat Flux Control // Presence: Teleoperators and Virtual Environments. MIT Press, 2009. No. 18 (2). P. 156–169.Бегак О. Ю., Конопелько Л. А., Окрепилов М. В. Экологические проблемы нефтедобычи // Экологические системы и приборы. 2012. № 2. С. 32–36.Бегак О. Ю., Конопелько Л. А., Окрепилов М. В. Экологические проблемы нефтедобычи // Экологические системы и приборы. 2012. № 2. С. 32–36.Papadopoulos P. K., Vouros A. P. Pulsating Turbulent Pipe Flow in the Current Dominated Regime at High and Very-High Frequencies // Int J Heat Fluid Flow. Vol. 58. 2016. P. 54–67.Papadopoulos P. K., Vouros A. P. Pulsating Turbulent Pipe Flow in the Current Dominated Regime at High and Very-High Frequencies // Int J Heat Fluid Flow. Vol. 58. 2016. P. 54–67.Дмитриев В. Г., Тарасов Л. В. Прикладная нелинейная оптика. М. : Наука, 2006. 352 с.Дмитриев В. Г., Тарасов Л. В. Прикладная нелинейная оптика. М. : Наука, 2006. 352 с.Рахимов Н. Р. Оптический контроль в нефтеперерабатывающем производстве : моногр. Фергана : Техника, 2004. 91 с.Рахимов Н. Р. Оптический контроль в нефтеперерабатывающем производстве : моногр. Фергана : Техника, 2004. 91 с.Wang M., Zeng J. Convective Heat Transfer of the Different Texture on the Circumferential Surface of Coupling Movement (Rotating Speed Coupling with Air Velocity) Disk // Int Conf on Electric Technology and Civil Engineering (ICETCE). 22–24 Lushan, China, 2011. P. 1128–1132.Wang M., Zeng J. Convective Heat Transfer of the Different Texture on the Circumferential Surface of Coupling Movement (Rotating Speed Coupling with Air Velocity) Disk // Int Conf on Electric Technology and Civil Engineering (ICETCE). 22–24 Lushan, China, 2011. P. 1128–1132.Березовский Е. В., Акчурин А. Д. Исследование влияния газа, содержащегося в нефти на показания преобразователей объемного расхода нефти // Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности. 2011. № 4. С. 43–45.Березовский Е. В., Акчурин А. Д. Исследование влияния газа, содержащегося в нефти на показания преобразователей объемного расхода нефти // Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности. 2011. № 4. С. 43–45.Дѐмко А. И., Семенов О. Ю., Дѐмко И. А. Плотномер. Пат. 2018140979 Рос. Федерация, RU 191611 U1 МПК G01N 9/12 (2006.01) СПК G01N 9/12 (2019.02) G01F 23/62 (2019.02). Патентообладатель БУ ВО «Сургутский государственный университет». № 2018140979; заявл. 21.11.2018; опубл. 14.08.2019. Бюл. № 23. 8 с.Дѐмко А. И., Семенов О. Ю., Дѐмко И. А. Плотномер. Пат. 2018140979 Рос. Федерация, RU 191611 U1 МПК G01N 9/12 (2006.01) СПК G01N 9/12 (2019.02) G01F 23/62 (2019.02). Патентообладатель БУ ВО «Сургутский государственный университет». № 2018140979; заявл. 21.11.2018; опубл. 14.08.2019. Бюл. № 23. 8 с.Bannwart A. C., Rodriguez O. M. H., Trevisan F. E., Vieira F. F. Experimental Investigation on Liquid – Liquid – Gas Flow: Flow Patterns and Pressure-Gradient // Journal of Petroleum Science and Engineering. 2009. A. 65. P. 1–13.Bannwart A. C., Rodriguez O. M. H., Trevisan F. E., Vieira F. F. Experimental Investigation on Liquid – Liquid – Gas Flow: Flow Patterns and Pressure-Gradient // Journal of Petroleum Science and Engineering. 2009. A. 65. P. 1–13.Castillo E. E., Hapenciuc C. L., Borca-Tasciuc T. Thermoelectric Characterization by Transient Harman Method under Nonideal Contact and Boundary Conditions // Rev Sc Instrum. 2010. Vol. 81. P. 1–10.Castillo E. E., Hapenciuc C. L., Borca-Tasciuc T. Thermoelectric Characterization by Transient Harman Method under Nonideal Contact and Boundary Conditions // Rev Sc Instrum. 2010. Vol. 81. P. 1–10.Тоски Э., Ханссен Б. В., Смит Д., Теувени Б. Эволюция измерений многофазных потоков и их влияние на управление эксплуатацией // Нефтегазовое обозрение. 2003. С. 69–77.Тоски Э., Ханссен Б. В., Смит Д., Теувени Б. Эволюция измерений многофазных потоков и их влияние на управление эксплуатацией // Нефтегазовое обозрение. 2003. С. 69–77.Damean N., Regtien P. P. L. Poiseuille Number for the Fully Developed Laminar Flow Through Hexagonal Ducts Etched in (100) Silicon // Sens Actuators. 2001. A. 90. P. 96–101.Damean N., Regtien P. P. L. Poiseuille Number for the Fully Developed Laminar Flow Through Hexagonal Ducts Etched in (100) Silicon // Sens Actuators. 2001. A. 90. P. 96–101.Goupil C. Continuum Theory of Thermoelectric Elements. Wiley-VCH Verlag GmbH & Co., Weinheim, Germany, 2016. 363 p.Goupil C. Continuum Theory of Thermoelectric Elements. Wiley-VCH Verlag GmbH & Co., Weinheim, Germany, 2016. 363 p.Вакулин А. А., Аксенов Б. Г., Тамосов А. В., Вакулин А. А. Измерение расхода многофазного потока дисперсной структуры // Вестник ТюмГУ. 2012. № 4. С. 42–46.Вакулин А. А., Аксенов Б. Г., Тамосов А. В., Вакулин А. А. Измерение расхода многофазного потока дисперсной структуры // Вестник ТюмГУ. 2012. № 4. С. 42–46.Goldsmid H. J. Introduction to Thermoelectricity. Springer-Verlag Berlin, Heidelberg, 2010. 250 p.Goldsmid H. J. Introduction to Thermoelectricity. Springer-Verlag Berlin, Heidelberg, 2010. 250 p.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.