Um anemômetro de fio quente é um tipo de dispositivo usado para medir a velocidade e direção do vento. Estes são usados como instrumentos de Velocidade do vento no setor de meteorologia. No século XV, Leon Battista Alberti inventou o primeiro anemômetro mecânico. Após várias modificações, John Thomas Romney Robinson em 1846, melhorou o design usando copos e rodas mecânicas.Os Anemômetros são classificados em dois tipos, como tipo de pressão e tipo de velocidade. Os Anemômetros de fio quente são os Anemômetros do tipo velocidade que são usados para medir a direção e a velocidade instantânea da Corrente de fluido. Este artigo descreve o princípio de um anemômetro de fio quente e seu funcionamento.
o que é anemômetro de fio quente?
definição: os Anemômetros de fio quente são um dos tipos de anemômetros térmicos usados para medir a direção e a velocidade da Corrente de fluido medindo a perda de calor do fio, que é mantido em uma corrente de fluido. Como a corrente elétrica é passada para aquecer o fio. O anemômetro de fio quente é usado na mecânica dos fluidos como uma ferramenta de pesquisa.
o princípio de funcionamento é baseado na mudança na temperatura do fio, que é de alto a baixo. Determina a relação entre a resistência do fio e a velocidade do vento. É usado para medir a velocidade do vento, colocando o sensor no fluxo de vento que deve ser medido. A velocidade instantânea do fluido pode ser determinada a partir das medições de tensão.
os Anemômetros de fio quente são classificados em duas categorias. Eles são,
- anemômetro de corrente constante
- anemômetro de temperatura constante.
o anemômetro de fio quente é delicado com uma resposta de alta frequência e excelente resolução espacial. A medição da taxa de resfriamento do fio pode ser feita em fluxos turbulentos ou em qualquer fluxo de líquido com flutuações de velocidade. Em alguns casos, a direção do vento não pode ser determinada a menos que o anemômetro de fio quente seja acoplado ao cata-vento.
os Anemômetros comerciais de fio quente estão disponíveis com uma resposta de frequência plana de até 17KHz (<3dB) a uma velocidade média de 9,1 m/seg
Diagrama de circuito do anemômetro de fio quente
o diagrama básico do circuito do anemômetro de fio quente é mostrado abaixo.
Diagrama de circuito do anemômetro do fio quente
o fio de calor / fio quente é colocado em um tubo preenchido com um fluxo de gás fluido. Os cabos retirados do fio são conectados à Ponte de Wheatstone para medir a variação na resistência do fio. O ponteiro de deflexão do galvanômetro ajuda a medir a taxa de fluxo quando calibrado.
o princípio de um anemômetro de fio quente é baseado na taxa de resfriamento do fio quente pela velocidade do vento. Isso pode ser determinado usando o método de temperatura constante ou o método de corrente constante, conforme discutido abaixo.
o trabalho de um anemômetro de fio quente é simples. Quando o fio quente é mantido em uma corrente de gás líquido, o calor é transferido do fio para o gás. Portanto, a temperatura do fio diminui e muda na resistência do fio. Esta variação na resistência do fio é utilizada na medida da taxa de fluxo do córrego líquido.
construção de anemômetro de fio quente
o anemômetro básico de fio quente vem com duas sondas com um fio fino esticado entre elas. O fio fino é aquecido pelo anemômetro até uma certa temperatura conhecida. Quando o vento passa pelo fio, ele começa a esfriar. Este instrumento é usado para determinar a velocidade do vento medindo a perda de calor do fio. Uma vez que o sensor é colocado no fluxo de vento, que deve ser medido.
Construção de Anemômetro de Fio Quente
As duas importantes peças necessárias para a construção de um anemômetro de fio quente são a ponte de Wheatstone e a Realização de fios. Os fios condutores são conectados dentro do corpo cerâmico do anemômetro. Os cabos retirados do corpo cerâmico são conectados à Ponte de Wheatstone, para medir a variação na resistência do fio. O diagrama básico do circuito do anemômetro do fio quente é mostrado abaixo.
Trabalho de Anemômetro de Fio Quente
O trabalho de um anemômetro de fio quente pode ser explicado de duas maneiras para medir a taxa de fluxo. Eles são,
- corrente Constante método
- temperatura Constante método
Corrente Constante Método
neste método, o anemômetro é mantido no fluido de fluxo de gás para medir a sua taxa de fluxo. A corrente em um nível de magnitude constante é necessária para ser passada através do fio. O nível de tensão da Ponte de Wheatstone deve ser constante. O diagrama de circuito do anemômetro de fio quente com a Ponte de Wheatstone é mostrado abaixo.
método de corrente constante
o calor é transferido do fio para a corrente de fluido quando o fio é mantido na corrente de fluido. A mudança no calor altera a resistência do fio. Isso significa que o calor e a resistência do fio são diretamente proporcionais. Se o calor for reduzido, a resistência do fio diminui automaticamente.
a variação na resistência é medida usando a Ponte de Wheatstone, que é igual à taxa de fluxo do fluido. O fio usado na operação do anemômetro de fio quente também é conhecido como fio de detecção. Observe a deflexão do galvanômetro para medir a taxa de fluxo do gás quando calibrado.
método de temperatura constante
neste método, o aquecimento do fio é feito através de uma corrente elétrica. Quando o fio quente é colocado no fluxo de gás líquido, o calor é transferido do fio para o líquido. Então, a mudança na temperatura do fio quente muda sua resistência. O princípio de funcionamento é que a temperatura e a resistência do fio devem permanecer em um nível constante.
método da temperatura constante
daqui a passagem atual através do fio é aumentada para obter para trás a resistência e a temperatura do fio a sua posição inicial. A medição da vazão do gás é igual à corrente total necessária para trazer de volta a resistência e a temperatura do fio à condição inicial. O diagrama de circuito de um anemômetro de fio quente com um método de temperatura constante é mostrado abaixo. O voltímetro é conectado através do circuito da ponte para determinar a variação da resistência das medições de tensão.
vantagens
as vantagens de um anemômetro de fio quente estão listadas abaixo.
- componentes eletrônicos usados no projeto são a preços acessíveis e precisas
- Ele oferece alta sensibilidade
- A resolução espacial do anemômetro de fio quente é excelente.
- o fornece uma resposta de alta frequência. Isso é maior que 10KHz
- ele pode operar em altas temperaturas
- o instrumento é pequeno e sua operação é muito simples porque não há sensor adicional.
- possui recursos de tratamento de dados para coletar dados significativos.
- a relação entre sinal e ruído é baixa.
- existe a possibilidade de altas taxas de fluxo do fluido.
- é um dispositivo bem estabelecido, confiável e preciso.
- pode medir fluxos turbulentos e laminares.
desvantagens
as poucas desvantagens do anemômetro de fio quente são,
- é um tipo frágil dispositivo e pode ser usado somente em líquidos de gás limpos.
- a recalibração de um dispositivo é necessária devido ao acúmulo de poeira.
- a intensidade da turbulência é alta
- as sondas do instrumento podem quebrar.
- problemas de Contaminação
- problemas de transferência de Calor entre a sonda e a superfície
- O ponteiro deflexão problemas, devido à mudança de temperatura atmosférica.
- a potência necessária para operar o dispositivo é mais.
equação do anemômetro de fio quente
em um anemômetro de fio quente, o calor para o fio é transferido eletricamente quando é colocado na corrente de fluido. A temperatura do fio com resistência é medida usando uma ponte de Wheatstone. Para medir a corrente de aquecimento, a temperatura do fio deve permanecer constante. Neste caso, a ponte vai para uma condição equilibrada. Considere o diagrama do circuito do anemômetro do fio quente como mostrado acima para derivar a equação da velocidade do fluxo de calor.
o resistor padrão e o fio de aquecimento são conectados em série entre si. Do valor da queda de tensão através do resistor, a corrente através do fio de aquecimento é obtida. No entanto, o potenciômetro é usado para medir o valor de queda de tensão através do resistor.
para determinar a perda de calor do fio de aquecimento, é utilizada a seguinte equação.
Que é, um(vp + b) ^½ J/s
Onde ” v ” é a velocidade de fluxo de calor
‘ρ’ é a densidade do fluido
‘um’ & ‘b’ são constantes, em que o seu valor depende da dimensão e propriedades físicas do fio e fluido.
deixe ‘i’ ser a corrente do fio de aquecimento.
‘R’ seja a resistência do fio.
em condições equilibradas, o calor gerado é igual à perda de calor.
Que é,
I2R = a(vp + b) ½
v = / ρ
A temperatura e a resistência do anemômetro de fio quente são mantidos constantes para a medição de líquidos a taxa de corrente de medição.
aplicações
algumas das aplicações de anemômetros de fio quente são fornecidas abaixo.
- usado para monitorar e verificar capuzes de fluxo, sistemas de exaustão e sistemas HVAC
- usado para medir a velocidade instantânea do fluido.
- usado para medir áreas com temperatura ambiente constante e menor velocidade do vento.
- usado em indústrias automotivas para monitorar o consumo de ar de um motor.
- Utilizados em electrónica industrial, para calcular o fluxo de ar, umidade e temperatura em componentes eletrônicos, chips de computador, PCB, cercos eletrônicos, data center e salas de equipamento montado
- Usado na indústria farmacêutica para monitorar o fluxo de ar em cabines de segurança biológica, química de fumos e exaustores de escoamento laminar
- Usado por profissionais de HVAC para monitorar e detectar alterações na velocidade e direção do fluxo de ar para o teste de desempenho e de segurança dos complexos sistemas de ventilação.
consulte este link para saber mais sobre o Bolômetro.
consulte este link para saber mais sobre Medição e Instrumentação MCQs.
assim, trata – se de uma visão geral dos Anemômetros Hotwire-definição, Diagrama de circuito, princípio de funcionamento, construção, trabalho, derivação de equações, vantagens, desvantagens e aplicações. Os Anemômetros Hotwire também são chamados de sensores de fluxo de fio quente, que são comumente usados para medir a taxa de fluxo de ar, detectando a quantidade de calor removida da superfície do elemento usando uma variedade de sensores ou um único sensor. Aqui está uma pergunta para você: “quais são as aplicações dos Anemômetros de filme quente? “