een hete draad anemometer is een soort apparaat, gebruikt om de snelheid en richting van de wind te meten. Deze worden gebruikt als windsnelheidsinstrumenten in de meteorologische sector. In de 15e eeuw vond Leon Battista Alberti de eerste mechanische anemometer uit. Na een aantal wijzigingen verbeterde John Thomas Romney Robinson in 1846 het ontwerp met behulp van bekers en mechanische wielen.
Anemometers worden ingedeeld in twee typen, zoals het type druk en het type snelheid. De hete draadanemometers zijn de snelheidstype-anemometers die worden gebruikt om de richting en momentane snelheid van de vloeistofstroom te meten. Dit artikel beschrijft het principe van een hete draadanemometer en de werking ervan.
Wat is hete draad Anemometer?
definitie: Warmdraadanemometers zijn een van de soorten thermische anemometers die worden gebruikt om de richting en snelheid van de vloeistofstroom te meten door het warmteverlies van de draad, die in een vloeistofstroom wordt gehouden, te meten. Omdat de elektrische stroom wordt doorgegeven om de draad te verwarmen. De hete draadanemometer wordt gebruikt in de vloeistofmechanica als onderzoeksinstrument.
het werkingsprincipe is gebaseerd op de temperatuurverandering van de draad, die van hoog naar laag is. Het bepaalt de relatie tussen de weerstand van de draad en de windsnelheid. Het wordt gebruikt om de snelheid van de wind te meten door de sensor in de te meten windstroom te plaatsen. De momentane snelheid van de vloeistof kan worden bepaald uit de spanningsmetingen.
de warmdraadanemometers worden in twee categorieën ingedeeld. Zij zijn,
- anemometer met constante stroom
- anemometer met constante temperatuur.
de warmdraadanemometer is delicaat met een hoogfrequente respons en een uitstekende ruimtelijke resolutie. De meting van de koelsnelheid van draad kan worden gedaan in turbulente stromen of een vloeibare stroom met snelheidsschommelingen. In sommige gevallen kan de richting van de wind niet worden bepaald, tenzij de hete draadanemometer is gekoppeld aan de windvaan.
de commerciële warmdraadanemometers zijn verkrijgbaar met een vlakke frequentierespons van maximaal 17 kHz (<3dB) bij een gemiddelde snelheid van 9,1 m/sec
Warmdraadanemometer schema
het basis warmdraadanemometer schema is hieronder weergegeven.
Warmdraadanemometer schema
de warmte draad/hete draad wordt geplaatst in een buis gevuld met een vloeibare gasstroom. De draden uit de draad zijn verbonden met de Wheatstone Brug om de variatie in weerstand van de draad te meten. De afbuigwijzer van de galvanometer helpt bij het meten van het debiet wanneer het gekalibreerd is.
het principe van een warmdraadanemometer is gebaseerd op de koelsnelheid van de hete draad door de windsnelheid. Dit kan worden bepaald met behulp van de constante temperatuur methode of de constante stroom methode zoals hieronder besproken.
de werking van een warmdraadanemometer is eenvoudig. Wanneer de hete draad in een vloeistof-gasstroom wordt gehouden, wordt de warmte overgedragen van de draad naar het gas. Daardoor neemt de temperatuur van de draad af en verandert de weerstand van de draad. Deze variatie in weerstand van de draad wordt gebruikt bij de meting van het debiet van de vloeistofstroom.
constructie van Warmdraadanemometer
de basisanemometer voor warmdraadanemometer wordt geleverd met twee sondes met een dunne draad ertussen. De dunne draad wordt door de anemometer opgewarmd tot een bepaalde bekende temperatuur. Wanneer de wind door de draad gaat, begint het af te koelen. Dit instrument wordt gebruikt om de snelheid van de wind te bepalen door het warmteverlies van de draad te meten. Aangezien de sensor wordt geplaatst in de windstroom, die moet worden gemeten.
constructie van Warmdraadanemometer
de twee belangrijke onderdelen die nodig zijn voor de bouw van een warmdraadanemometer zijn de Wheatstone-Brug en de geleidingsdraden. De geleidende draden zijn verbonden in de keramische behuizing van de anemometer. De draden uit de keramische behuizing zijn verbonden met de Wheatstone Brug, om de variatie in weerstand van de draad te meten. Het basisschema van de warmdraadanemometer wordt hieronder weergegeven.
werking van Warmdraadanemometer
de werking van een warmdraadanemometer kan op twee manieren worden verklaard om het debiet te meten. Zij zijn,
- methode met constante stroom
- methode met constante temperatuur
methode met constante stroom
bij deze methode wordt de anemometer in de vloeistofgasstroom gehouden om zijn debiet te meten. De stroom op een constant magnitude niveau is nodig om door de draad te worden geleid. Het spanningsniveau van de Wheatstone brug moet constant zijn. Het schakelschema van de warmdraadanemometer met de Wheatstone Brug is hieronder weergegeven.
constante Stroommethode
de warmte wordt van de draad naar de vloeistofstroom overgebracht wanneer de draad in de vloeistofstroom wordt gehouden. De verandering in warmte verandert de weerstand van de draad. Dat betekent dat de warmte en de weerstand van de draad recht evenredig zijn. Als de warmte wordt verminderd, neemt de weerstand van de draad automatisch af.
de variatie in de weerstand wordt gemeten met behulp van de Wheatstone-brug, die gelijk is aan het debiet van de vloeistof. De draad die wordt gebruikt bij de werking van de hete draadanemometer is ook bekend als sensing wire. Let op de afbuiging van de galvanometer om het debiet van het gas te meten wanneer het wordt gekalibreerd.
methode met constante temperatuur
bij deze methode wordt draad verhit door middel van een elektrische stroom. Wanneer de hete draad in de vloeibare gasstroom wordt geplaatst, wordt de warmte overgebracht van de draad naar de vloeistof. Vervolgens verandert de temperatuurverandering van de hete draad zijn weerstand. Het principe van werken is dat de temperatuur en de weerstand van de draad op een constant niveau moeten blijven.
methode met constante temperatuur
vandaar dat de stroom door de draad wordt verhoogd om de weerstand en de temperatuur van de draad terug te brengen naar hun oorspronkelijke positie. De meting van het debiet van het gas is gelijk aan de totale stroom die nodig is om de weerstand en temperatuur van de draad terug te brengen naar de oorspronkelijke toestand. Het schakelschema van een hete draadanemometer met een constante temperatuurmethode is hieronder weergegeven. De voltmeter wordt over het brugcircuit aangesloten om de weerstandsvariatie van de spanningsmetingen te bepalen.
voordelen
de voordelen van een warmdraadanemometer worden hieronder opgesomd.
- de in het ontwerp gebruikte elektronische componenten zijn betaalbaar en nauwkeurig
- het biedt een hoge gevoeligheid
- de ruimtelijke resolutie van de warmdraadanemometer is uitstekend.
- het geeft een hoogfrequente respons. Dit is groter dan 10 khz
- het instrument kan werken bij hoge temperaturen
- het instrument is klein en de werking is zeer eenvoudig omdat er geen extra sensor.
- het heeft mogelijkheden voor gegevensverwerking om zinvolle gegevens te verzamelen.
- de verhouding tussen signaal en ruis is laag.
- er bestaat een mogelijkheid van een hoog debiet van de vloeistof.
- het is een beproefd, betrouwbaar en nauwkeurig apparaat.
- het kan turbulente en laminaire stromen meten.
nadelen
enkele nadelen van warmdraadanemometer zijn:,
- het is een breekbaar type apparaat en kan alleen worden gebruikt in schone gasvloeistoffen.
- het apparaat moet opnieuw worden gekalibreerd als gevolg van de ophoping van stof.
- de turbulentieintensiteit is hoog
- de sondes van het instrument kunnen breken.
- verontreinigingsproblemen
- problemen met de warmteoverdracht tussen de sonde en het oppervlak
- problemen met de vervorming van de aanwijzer door de verandering in de atmosferische temperatuur.
- het vermogen dat nodig is om het apparaat te bedienen is groter.
vergelijking van de Warmdraadanemometer
in een warmdraadanemometer wordt de warmte op de draad elektrisch overgebracht wanneer deze in de vloeistofstroom wordt geplaatst. De temperatuur van de draad met weerstand wordt gemeten met behulp van een Wheatstone Brug. Om de verwarmingsstroom te meten, moet de temperatuur van de draad constant blijven. In dit geval gaat de brug naar een evenwichtige toestand. Overweeg het schema van het circuit van de hete draadanemometer zoals hierboven getoond om de vergelijking van de snelheid van de warmtestroom af te leiden.
de Standaardweerstand en de verwarmingsdraad zijn in serie met elkaar verbonden. Uit de waarde van de spanningsval over de weerstand wordt de stroom over de verwarmingsdraad verkregen. Nochtans, wordt de potentiometer gebruikt om de waarde van de spanningsdaling over de weerstand te meten.
om het warmteverlies van de verwarmingsdraad te bepalen, wordt de volgende vergelijking gebruikt.
dat wil zeggen a (vp + b) ^½ J/s
waarbij ” v “de warmtestroomsnelheid
” ρ “de Vloeistofdichtheid
” a “& ” b ” zijn de constanten, waarvan de waarde afhangt van de afmeting en de fysische eigenschappen van draad en vloeistof.
zij “I” de stroom van de verwarmingsdraad.
” R ” is de weerstand van de draad.
bij uitgebalanceerde toestand is de opgewekte warmte gelijk aan het warmteverlies.
dat wil zeggen
I2R = a (vp + b) ½
v = / ρ
de temperatuur en de weerstand van de warmdraadanemometer worden constant gehouden voor de meting van de vloeistofsnelheid door stroom I-meting.
toepassingen
enkele toepassingen van warmdraadanemometers worden hieronder vermeld.
- gebruikt voor het bewaken en controleren van stroomkappen, Uitlaatsystemen en HVAC-systemen
- gebruikt voor het meten van de momentane snelheid van de vloeistof.
- gebruikt voor het meten van gebieden met een constante omgevingstemperatuur en een lagere windsnelheid.
- gebruikt in de automobielindustrie om het luchtverbruik van een motor te monitoren.
- gebruikt in industriële elektronica voor het berekenen van de luchtstroom, de vochtigheid en de temperatuur van elektronische componenten, computerchips, PCB ‘ s, elektronische behuizingen, datacenterruimtes en gemonteerde apparatuur
- gebruikt in de farmaceutische industrie voor het bewaken van de luchtstroom in bioveiligheidscabines, chemische rookgassen en laminaire Afzuigkappen
- gebruikt door HVAC-professionals voor het bewaken en detecteren van veranderingen in de snelheid en richting van de luchtstroom voor het testen van de prestaties en de veiligheid van de complexe ventilatiesystemen.
zie deze link voor meer informatie over Bolometer.
zie deze link voor meer informatie over Meet-en Instrumentatiemcq ‘ s.
dit gaat dus allemaal over een overzicht van Hotwire – anemometers-definitie, schakelschema, werkingsprincipe, constructie, werking, vergelijking afleiding, voor -, nadelen en toepassingen. Hotwire anemometers worden ook aangeduid als hot wire flow sensoren, die vaak worden gebruikt om het luchtdebiet te meten door het detecteren van de hoeveelheid warmte verwijderd uit het oppervlak van het element met behulp van een array van sensoren of een enkele sensor. Hier is een vraag voor u, “wat zijn de toepassingen van hete film anemometers? “