co to jest Anemometr z gorącym drutem i jego praca

anemometr z gorącym drutem jest jednym z urządzeń służących do pomiaru prędkości i kierunku wiatru. Są one wykorzystywane jako instrumenty prędkości wiatru w sektorze meteorologii. W XV wieku Leon Battista Alberti wynalazł pierwszy anemometr mechaniczny. Po kilku modyfikacjach, John Thomas Romney Robinson w 1846 roku, ulepszył konstrukcję za pomocą kubków i kół mechanicznych.

Anemometry dzielą się na dwa typy, takie jak typ ciśnienia i typ prędkości. Anemometry z gorącym drutem są anemometrami typu prędkości, które są używane do pomiaru kierunku i chwilowej prędkości strumienia płynu. W tym artykule opisano zasadę działania anemometru z gorącym drutem i jego działanie.

Co To jest Anemometr Hot Wire?

definicja: Anemometry z gorącym drutem są jednym z typów anemometrów termicznych używanych do pomiaru kierunku i prędkości strumienia płynu poprzez pomiar utraty ciepła przewodu, który jest utrzymywany w strumieniu płynu. Ponieważ prąd elektryczny jest przekazywany do ogrzewania drutu. Anemometr gorącego drutu jest stosowany w mechanice płynów jako narzędzie badawcze.

zasada działania opiera się na zmianie temperatury drutu, która jest od wysokiej do niskiej. Określa zależność między oporem drutu a prędkością wiatru. Służy do pomiaru prędkości wiatru poprzez umieszczenie czujnika w mierzonym strumieniu wiatru. Chwilową prędkość płynu można określić na podstawie pomiarów napięcia.

Anemometry z gorącym przewodem są podzielone na dwie kategorie. Są to,

• anemometr prądu stałego
• anemometr temperatury stałej.

anemometr z gorącym przewodem jest delikatny, charakteryzuje się wysoką częstotliwością i doskonałą rozdzielczością przestrzenną. Pomiar szybkości chłodzenia drutu może być wykonywany zarówno w przepływach turbulentnych, jak i w dowolnym strumieniu cieczy z wahaniami prędkości. W niektórych przypadkach nie można określić kierunku wiatru, chyba że anemometr z gorącym drutem jest sprzężony z łopatką wiatru.

komercyjne Anemometry z gorącym drutem są dostępne z płaską częstotliwością do 17 kHz (<3dB) przy średniej prędkości 9,1 m/s

schemat obwodu anemometru z gorącym drutem

poniżej przedstawiono podstawowy schemat obwodu anemometru z gorącym drutem.

przewód cieplny / gorący przewód umieszcza się w rurze wypełnionej strumieniem gazu płynnego. Przewody wyjęte z drutu są połączone z mostkiem Wheatstone ’ a, aby zmierzyć zmianę rezystancji drutu. Wskaźnik ugięcia galwanometru pomaga mierzyć natężenie przepływu po skalibrowaniu.

zasada działania anemometru z gorącym drutem opiera się na szybkości chłodzenia gorącego drutu przez prędkość wiatru. Można to określić za pomocą metody stałej temperatury lub metody stałego prądu, jak omówiono poniżej.

praca anemometru z gorącym drutem jest prosta. Gdy gorący drut jest utrzymywany w strumieniu ciecz-gaz, ciepło jest przenoszone z drutu do gazu. Dlatego temperatura drutu maleje i zmienia się rezystancja drutu. Ta zmienność rezystancji drutu jest wykorzystywana do pomiaru natężenia przepływu strumienia cieczy.

Budowa anemometru z gorącym drutem

podstawowy anemometr z gorącym drutem jest wyposażony w dwie sondy z cienkim drutem rozciągniętym między nimi. Cienki drut jest podgrzewany przez anemometr do określonej znanej temperatury. Kiedy wiatr przechodzi przez drut, zaczyna się ochładzać. Przyrząd ten służy do określania prędkości wiatru poprzez pomiar utraty ciepła przewodu. Ponieważ czujnik jest umieszczony w strumieniu wiatru, który ma być mierzony.

dwie ważne części niezbędne do budowy anemometru z gorącym drutem to most Wheatstone ’ a i przewody przewodzące. Przewody przewodzące są połączone wewnątrz ceramicznego korpusu anemometru. Przewody wyjęte z korpusu ceramicznego są połączone z mostkiem Wheatstone, aby zmierzyć zmianę rezystancji drutu. Podstawowy schemat obwodu anemometru z gorącym drutem przedstawiono poniżej.

praca anemometru z gorącym drutem

pracę anemometru z gorącym drutem można wyjaśnić na dwa sposoby pomiaru natężenia przepływu. Są to,

• metoda stałego prądu
• metoda stałej temperatury

metoda stałego prądu

w tej metodzie anemometr jest utrzymywany w strumieniu gazu płynnego w celu pomiaru jego natężenia przepływu. Prąd o stałej wielkości musi być przepuszczany przez przewód. Poziom napięcia mostu Wheatstone ’ a powinien być stały. Schemat obwodu anemometru z gorącym drutem z mostkiem Wheatstone ’ a przedstawiono poniżej.

ciepło zostaje przeniesione z drutu do strumienia płynu, gdy drut jest utrzymywany w strumieniu płynu. Zmiana ciepła zmienia rezystancję drutu. Oznacza to, że ciepło i rezystancja drutu są wprost proporcjonalne. Jeśli ciepło zostanie zmniejszone, opór drutu zmniejsza się automatycznie.

zmiana rezystancji jest mierzona za pomocą mostu Wheatstone ’ a, który jest równy natężeniu przepływu płynu. Drut używany w działaniu anemometru z gorącym drutem jest również znany jako drut czujnikowy. Obserwuj ugięcie galwanometru, aby zmierzyć natężenie przepływu gazu po skalibrowaniu.

metoda stałej temperatury

w tej metodzie ogrzewanie drutu odbywa się za pomocą prądu elektrycznego. Gdy gorący drut jest umieszczony w strumieniu ciekłego gazu, ciepło jest przenoszone z drutu do cieczy. Następnie zmiana temperatury gorącego drutu zmienia jego opór. Zasada działania polega na tym, że temperatura i rezystancja drutu powinny pozostać na stałym poziomie.

stąd prąd przechodzący przez drut jest zwiększany, aby przywrócić rezystancję i temperaturę drutu do pozycji początkowej. Pomiar natężenia przepływu gazu jest równy całkowitemu prądowi wymaganemu do przywrócenia rezystancji i temperatury przewodu do stanu początkowego. Schemat obwodu anemometru z gorącym drutem z metodą stałej temperatury przedstawiono poniżej. Woltomierz jest podłączony przez obwód mostu w celu określenia zmiany rezystancji z pomiarów napięcia.

zalety

zalety anemometru z gorącym przewodem są wymienione poniżej.

• Elementy elektroniczne użyte w projekcie są w przystępnych cenach i dokładne
• oferuje wysoką czułość
• rozdzielczość przestrzenna anemometru z gorącym drutem jest doskonała.
• To jest większe niż 10kHz
• może pracować w wysokich temperaturach
• przyrząd jest mały, a jego działanie jest bardzo proste, ponieważ nie ma dodatkowego czujnika.
• ma możliwości obsługi danych do zbierania znaczących danych.
• stosunek sygnału do szumu jest niski.
• istnieje możliwość wysokiego natężenia przepływu płynu.
• jest to ugruntowane, niezawodne i dokładne urządzenie.
• może mierzyć przepływy burzliwe i laminarne.

wady

kilka wad anemometru hot wire to,

• jest to delikatne urządzenie typu i może być używane tylko w czystych płynach gazowych.
• ponowna kalibracja urządzenia jest konieczna ze względu na gromadzenie się kurzu.
• intensywność turbulencji jest wysoka
• sondy instrumentu mogą pęknąć.
• problemy z zanieczyszczeniem
• problemy z przenoszeniem ciepła między sondą a powierzchnią
• problemy z ugięciem wskaźnika spowodowane zmianą temperatury atmosferycznej.
• moc wymagana do obsługi urządzenia jest większa.

równanie anemometru gorącego drutu

w anemometrze gorącego drutu ciepło do drutu jest przenoszone elektrycznie, gdy jest umieszczone w strumieniu płynu. Temperaturę drutu z oporem mierzy się za pomocą mostu Wheatstone. Aby zmierzyć prąd grzewczy, temperatura drutu powinna pozostać stała. W tym przypadku most przechodzi w stan zrównoważony. Rozważ schemat obwodu anemometru z gorącym drutem, jak pokazano powyżej, aby uzyskać równanie prędkości przepływu ciepła.

standardowy rezystor i przewód grzejny są połączone szeregowo ze sobą. Z wartości spadku napięcia na rezystorze uzyskuje się prąd na przewodzie grzejnym. Jednak potencjometr służy do pomiaru wartości spadku napięcia na rezystorze.
aby określić straty ciepła z przewodu grzejnego, stosuje się następujące równanie.

czyli a(vp + B) ^½ J/s

gdzie ” v „to prędkość przepływu ciepła

” ρ „to gęstość płynu

” a „& ” b ” to stałe, w których ich wartość zależy od wymiaru i właściwości fizycznych przewodu i płynu.

niech ” ja ” będzie prądem przewodu grzejnego.

” R ” oznacza rezystancję drutu.

w zrównoważonym stanie wytworzone ciepło jest równe utracie ciepła.

to znaczy

I2R = a(vp + b) ½

v = / ρ

temperatura i rezystancja anemometru z gorącym drutem są utrzymywane na stałym poziomie do pomiaru szybkości płynu za pomocą pomiaru prądu I.

Aplikacje

niektóre zastosowania anemometrów z gorącym przewodem podano poniżej.

• służy do monitorowania i sprawdzania okapów przepływowych, układów wydechowych i systemów HVAC
• służy do pomiaru chwilowej prędkości płynu.
• służy do pomiaru obszarów o stałej temperaturze otoczenia i niższej prędkości wiatru.
• stosowany w przemyśle motoryzacyjnym do monitorowania zużycia powietrza przez silnik.
• stosowane w elektronice przemysłowej do obliczania przepływu powietrza, wilgotności i temperatury na elementach elektronicznych, chipach komputerowych, płytkach drukowanych, obudowach elektronicznych, pomieszczeniach Centrum Danych i zamontowanym sprzęcie
• stosowane w przemyśle farmaceutycznym do monitorowania przepływu powietrza w kabinach bezpieczeństwa biologicznego, dymach chemicznych i okapach laminarnych
• używane przez specjalistów HVAC do monitorowania i wykrywania zmian prędkości i kierunku przepływu powietrza w celu testowania wydajności i bezpieczeństwa złożonych systemów wentylacyjnych.

aby dowiedzieć się więcej o Bolometer, skorzystaj z tego linku.

proszę odnieść się do tego linku, aby dowiedzieć się więcej o MCQs pomiaru i oprzyrządowania.

tak więc chodzi o przegląd anemometrów Hotwire – definicja, schemat obwodu, zasada działania, konstrukcja, praca, wyprowadzenie równań, zalety, wady i zastosowania. Anemometry Hotwire są również nazywane czujnikami przepływu gorącego drutu, które są powszechnie stosowane do pomiaru natężenia przepływu powietrza poprzez wykrywanie ilości ciepła usuwanego z powierzchni elementu za pomocą szeregu czujników lub pojedynczego czujnika. Oto pytanie do ciebie: „jakie są zastosowania anemometrów gorących? „