anemometr s horkým drátem je jeden druh zařízení, používá se k měření rychlosti a směru větru. Používají se jako nástroje rychlosti větru v meteorologickém sektoru. V 15. století vynalezl Leon Battista Alberti první mechanický anemometr. Po několika úpravách John Thomas Romney Robinson v roce 1846 vylepšil design pomocí pohárů a mechanických kol.
Anemometry jsou rozděleny do dvou typů, jako je typ tlaku a typ rychlosti. Anemometry horkého drátu jsou anemometry typu rychlosti, které se používají k měření směru a okamžité rychlosti proudu tekutiny. Tento článek popisuje princip anemometru horkého drátu a jeho fungování.
co je anemometr horkého drátu?
definice: anemometry s horkým drátem jsou jedním z typů tepelných anemometrů používaných k měření směru a rychlosti proudu tekutiny měřením tepelných ztrát drátu, který je udržován v proudu tekutiny. Vzhledem k tomu, že elektrický proud je veden k ohřevu drátu. Anemometr horkého drátu se používá v mechanice tekutin jako výzkumný nástroj.
pracovní princip je založen na změně teploty drátu, která je od vysoké po nízkou. Určuje vztah mezi odporem drátu a rychlostí větru. Používá se k měření rychlosti větru umístěním senzoru do proudu větru, který má být měřen. Okamžitá rychlost kapaliny může být stanovena z měření napětí.
anemometry horkého drátu jsou rozděleny do dvou kategorií. Jsou to,
- anemometr konstantního proudu
- anemometr konstantní teploty.
anemometr horkého drátu je jemný s vysokofrekvenční odezvou a vynikajícím prostorovým rozlišením. Měření rychlosti chlazení drátu lze provádět buď v turbulentních tocích, nebo v jakémkoli proudu kapaliny s kolísáním rychlosti. V některých případech, směr větru nelze určit, pokud anemometr horkého drátu není spojen s větrnou lopatkou.
komerční anemometry horkého drátu jsou k dispozici s plochou frekvenční odezvou až 17 kHz (<3dB) při průměrné rychlosti 9,1 m/s
Schéma zapojení anemometru horkého drátu
základní schéma zapojení anemometru horkého drátu je uvedeno níže.
schéma anemometru s horkým drátem
tepelný drát / horký drát je umístěn v potrubí naplněném proudem tekutého plynu. Vodiče vyjmuté z drátu jsou připojeny k mostu Wheatstone, aby se změřila změna odporu drátu. Ukazatel průhybu galvanometru pomáhá měřit průtok při kalibraci.
princip anemometru horkého drátu je založen na rychlosti chlazení horkého drátu rychlostí větru. To může být stanoveno pomocí metody konstantní teploty nebo metody konstantního proudu, jak je popsáno níže.
práce anemometru s horkým drátem je jednoduchá. Když je horký drát udržován v proudu kapalina-plyn, teplo se přenáší z drátu na plyn. Proto se teplota drátu snižuje a mění se odpor drátu. Tato změna odporu drátu se používá při měření průtoku proudu kapaliny.
konstrukce anemometru horkého drátu
základní anemometr horkého drátu je dodáván se dvěma sondami s tenkým drátem napnutým mezi nimi. Tenký drát se anemometrem zahřeje na určitou známou teplotu. Když vítr prochází drátem, začne se ochlazovat. Tento přístroj se používá k určení rychlosti větru měřením ztráty tepla drátu. Vzhledem k tomu, že snímač je umístěn v proudu větru, který má být měřen.
konstrukce anemometru horkého drátu
dvě důležité části nezbytné pro konstrukci anemometru horkého drátu jsou Wheatstone bridge a vodivé dráty. Vodivé vodiče jsou připojeny uvnitř keramického tělesa anemometru. Vodiče vyjmuté z keramického těla jsou připojeny k mostu Wheatstone, aby se změřila změna odporu drátu. Základní schéma anemometru s horkým drátem je uvedeno níže.
práce anemometru horkého drátu
práce anemometru horkého drátu lze vysvětlit dvěma způsoby měření průtoku. Jsou to,
- metoda konstantního proudu
- metoda konstantní teploty
metoda konstantního proudu
v této metodě se anemometr udržuje v proudu tekutého plynu pro měření jeho průtoku. Proud na konstantní úrovni velikosti musí být veden drátem. Úroveň napětí mostu Wheatstone by měla být konstantní. Schéma zapojení anemometru horkého drátu s mostem Wheatstone je uvedeno níže.
metoda konstantního proudu
teplo se přenáší z drátu do proudu tekutiny, když je vodič udržován v proudu tekutiny. Změna tepla mění odpor drátu. To znamená, že teplo a odpor drátu jsou přímo úměrné. Pokud je teplo sníženo, odpor drátu se automaticky sníží.
změna odporu se měří pomocí Wheatstonova mostu, který se rovná průtoku tekutiny. Drát použitý při provozu anemometru horkého drátu je také známý jako snímací drát. Sledujte vychýlení galvanometru, abyste změřili průtok plynu při kalibraci.
metoda konstantní teploty
v této metodě se ohřev drátu provádí elektrickým proudem. Když je horký drát umístěn v proudu kapalného plynu, teplo se přenáší z drátu do kapaliny. Poté změna teploty horkého drátu změní jeho odpor. Princip práce spočívá v tom, že teplota a odpor drátu by měly zůstat na konstantní úrovni.
metoda konstantní teploty
proto je proud procházející drátem zvýšen, aby se vrátil odpor a teplota drátu do výchozí polohy. Měření průtoku plynu se rovná celkovému proudu potřebnému k navrácení odporu a teploty drátu do původního stavu. Schéma zapojení anemometru horkého drátu s metodou konstantní teploty je uvedeno níže. Voltmetr je připojen přes mostový obvod, aby se určila odchylka odporu od měření napětí.
výhody
výhody anemometru s horkým drátem jsou uvedeny níže.
- elektronické komponenty použité v návrhu jsou za přijatelné ceny a přesné
- nabízí vysokou citlivost
- prostorové rozlišení anemometru horkého drátu je vynikající.
- poskytuje vysokofrekvenční odezvu. To je větší než 10KHz
- může pracovat při vysokých teplotách
- přístroj je malý a jeho provoz je velmi jednoduchý, protože neexistuje žádný další senzor.
- má možnosti zpracování dat pro shromažďování smysluplných dat.
- poměr signálu k šumu je nízký.
- je zde možnost vysokých průtoků kapaliny.
- jedná se o dobře zavedené, spolehlivé a přesné zařízení.
- může měřit turbulentní a laminární proudění.
nevýhody
několik nevýhod anemometru horkého drátu je,
- jedná se o zařízení křehkého typu a lze jej použít pouze v čistých plynových kapalinách.
- z důvodu hromadění prachu je nutná rekalibrace zařízení.
- intenzita turbulence je vysoká
- sondy přístroje se mohou zlomit.
- problémy s kontaminací
- problémy s přenosem tepla mezi sondou a povrchem
- problémy s výchylkou ukazatele v důsledku změny atmosférické teploty.
- výkon potřebný k provozu zařízení je větší.
rovnice anemometru horkého drátu
v anemometru horkého drátu se teplo do drátu přenáší elektricky, když je umístěno v proudu tekutiny. Teplota drátu s odporem se měří pomocí mostu Wheatstone. Pro měření topného proudu by teplota drátu měla zůstat konstantní. V tomto případě se most dostane do vyváženého stavu. Zvažte schéma zapojení anemometru horkého drátu, jak je znázorněno výše, abyste odvodili rovnici rychlosti tepelného toku.
standardní odpor a topný vodič jsou zapojeny do série. Z hodnoty poklesu napětí přes odpor se získá proud přes topný vodič. Potenciometr se však používá k měření hodnoty poklesu napětí přes odpor.
pro stanovení tepelných ztrát z topného drátu se používá následující rovnice.
to znamená a (vp + b) ^½ J / s
kde’v‘ je rychlost tepelného toku
‚ ρ ‚je hustota tekutiny
‚ a ‚& ‚ b ‚ jsou konstanty, ve kterých jejich hodnota závisí na rozměru a fyzikálních vlastnostech drátu a tekutiny.
nechť ‚ I ‚ je proud topného drátu.
‚R‘ je odpor drátu.
při vyváženém stavu se generované teplo rovná ztrátě tepla.
to znamená
I2R = a (vp + b) ½
v = / ρ
teplota a odpor anemometru horkého drátu jsou udržovány konstantní pro měření rychlosti tekutiny měřením proudu I.
aplikace
některé aplikace anemometrů s horkým drátem jsou uvedeny níže.
- Používá se ke sledování a kontrole průtokových digestoří, výfukových systémů a systémů HVAC
- Používá se k měření okamžité rychlosti kapaliny.
- Používá se k měření oblastí s konstantní okolní teplotou a nižší rychlostí větru.
- Používá se v automobilovém průmyslu ke sledování spotřeby vzduchu motoru.
- Používá se v průmyslové elektronice pro výpočet proudění vzduchu, vlhkosti a teploty na elektronických součástkách, počítačových čipech, PCB, elektronických skříních, místnostech datových center a namontovaných zařízeních
- Používá se ve farmaceutickém průmyslu ke sledování proudění vzduchu v kabinách biologické bezpečnosti, chemickém dýmu a laminárním proudění
- používají odborníci HVAC ke sledování a detekci změn rychlosti a směru proudění vzduchu pro testování výkonu a bezpečnost komplexních ventilačních systémů.
další informace o Bolometru naleznete na tomto odkazu.
další informace o MCQs měření a přístrojové techniky naleznete na tomto odkazu.
Jedná se tedy o přehled anemometrů Hotwire – definice, schéma zapojení, pracovní princip, konstrukce, práce, odvození rovnic, výhody, nevýhody a aplikace. Anemometry Hotwire jsou také označovány jako senzory toku horkého drátu, které se běžně používají k měření rychlosti proudění vzduchu snímáním množství tepla odebraného z povrchu prvku pomocí řady senzorů nebo jediného senzoru. Zde je otázka pro vás: „jaké jsou aplikace anemometrů horkého filmu? „