ce este anemometrul cu fir fierbinte și funcționarea acestuia

un anemometru cu fir fierbinte este un tip de dispozitiv, folosit pentru a măsura viteza și direcția vântului. Acestea sunt utilizate ca instrumente de viteză a vântului în sectorul meteorologiei. În secolul al 15-lea, Leon Battista Alberti a inventat primul anemometru mecanic. După mai multe modificări, John Thomas Romney Robinson în 1846, a îmbunătățit designul folosind cupe și roți mecanice.

Anemometrele sunt clasificate în două tipuri, cum ar fi tipul de presiune și tipul de viteză. Anemometrele cu fir fierbinte sunt anemometrele de tip viteză care sunt utilizate pentru a măsura direcția și viteza instantanee a fluxului de fluid. Acest articol descrie principiul unui anemometru cu fir fierbinte și funcționarea acestuia.

ce este anemometrul cu fir fierbinte?

definiție: anemometrele cu fir fierbinte sunt unul dintre tipurile de anemometre termice utilizate pentru a măsura direcția și viteza fluxului de fluid prin măsurarea pierderii de căldură a firului, care este păstrat într-un flux de fluid. Deoarece curentul electric este trecut pentru a încălzi firul. Anemometrul cu fir fierbinte este utilizat în mecanica fluidelor ca instrument de cercetare.

principiul de lucru se bazează pe schimbarea temperaturii firului, care este de la mare la mic. Determină relația dintre rezistența firului și viteza vântului. Este utilizat pentru a măsura viteza vântului prin plasarea senzorului în fluxul de vânt care urmează să fie măsurat. Viteza instantanee a fluidului poate fi determinată din măsurătorile de tensiune.

anemometrele cu fir fierbinte sunt clasificate în două categorii. Acestea sunt,

• anemometru de Curent Constant
• anemometru de temperatură constantă.

anemometrul cu fir fierbinte este delicat, cu un răspuns de înaltă frecvență și o rezoluție spațială excelentă. Măsurarea ratei de răcire a sârmei se poate face fie în fluxuri turbulente, fie în orice flux de lichid cu fluctuații de viteză. În unele cazuri, direcția vântului nu poate fi determinată decât dacă anemometrul cu fir fierbinte este cuplat cu paleta vântului.

anemometrele comerciale cu fir fierbinte sunt disponibile cu un răspuns plat în frecvență de până la 17khz (< 3dB) la o viteză medie de 9,1 m/sec

diagrama circuitului anemometrului cu fir fierbinte

diagrama circuitului anemometrului cu fir fierbinte de bază este prezentată mai jos.

firul de căldură / firul fierbinte este plasat într-o țeavă umplută cu un flux de gaz fluid. Cablurile scoase din fir sunt conectate la Podul Wheatstone pentru a măsura variația rezistenței firului. Indicatorul de deviere al galvanometrului ajută la măsurarea debitului atunci când este calibrat.

principiul unui anemometru cu fir fierbinte se bazează pe rata de răcire a firului fierbinte de viteza vântului. Acest lucru poate fi determinat folosind fie metoda temperaturii constante, fie metoda curentului constant, așa cum este discutat mai jos.

funcționarea unui anemometru cu fir fierbinte este simplă. Când firul fierbinte este ținut într-un flux de gaz lichid, căldura este transferată de la fir la gaz. Prin urmare, temperatura firului scade și se modifică rezistența firului. Această variație a rezistenței firului este utilizată la măsurarea debitului fluxului de lichid.

construcția anemometrului cu fir fierbinte

anemometrul cu fir fierbinte de bază vine cu două sonde cu un fir subțire întins între ele. Firul subțire este încălzit de anemometru la o anumită temperatură cunoscută. Când vântul trece prin fir, începe să se răcească. Acest instrument este utilizat pentru a determina viteza vântului prin măsurarea pierderii de căldură a firului. Deoarece senzorul este plasat în fluxul de vânt, care trebuie măsurat.

cele două părți importante necesare pentru construirea unui anemometru cu fir fierbinte sunt Podul Wheatstone și firele conductoare. Firele conductoare sunt conectate în interiorul corpului ceramic al anemometrului. Cablurile scoase din corpul ceramic sunt conectate la Podul Wheatstone, pentru a măsura variația rezistenței firului. Diagrama circuitului anemometrului cu fir fierbinte de bază este prezentată mai jos.

funcționarea anemometrului cu fir fierbinte

funcționarea unui anemometru cu fir fierbinte poate fi explicată în două moduri pentru a măsura debitul. Acestea sunt,

• metoda curentului Constant
• metoda temperaturii constante

metoda curentului Constant

în această metodă, anemometrul este păstrat în fluxul de gaz fluid pentru a-și măsura debitul. Curentul la un nivel constant de magnitudine este necesar pentru a fi trecut prin fir. Nivelul de tensiune al podului Wheatstone trebuie să fie constant. Diagrama circuitului anemometrului cu fir fierbinte cu Podul Wheatstone este prezentată mai jos.

căldura este transferată de la fir la fluxul de fluid atunci când firul este ținut în fluxul de fluid. Schimbarea căldurii modifică rezistența firului. Asta înseamnă că căldura și rezistența firului sunt direct proporționale. Dacă căldura este redusă, atunci rezistența firului scade automat.

variația rezistenței este măsurată prin utilizarea punții Wheatstone, care este egală cu debitul fluidului. Firul utilizat în funcționarea anemometrului cu fir fierbinte este, de asemenea, cunoscut sub numele de fir de detectare. Observați deformarea galvanometrului pentru a măsura debitul gazului atunci când este calibrat.

metoda temperaturii constante

în această metodă, încălzirea firului se face printr-un curent electric. Când firul fierbinte este plasat în fluxul de gaz lichid, căldura este transferată de la fir la lichid. Apoi, schimbarea temperaturii firului fierbinte își schimbă rezistența. Principiul de lucru este că temperatura și rezistența firului trebuie să rămână la un nivel constant.

prin urmare, curentul care trece prin fir este crescut pentru a readuce rezistența și temperatura firului în poziția inițială. Măsurarea debitului gazului este egală cu curentul total necesar pentru a readuce rezistența și temperatura firului la starea inițială. Diagrama circuitului unui anemometru cu fir fierbinte cu o metodă de temperatură constantă este prezentată mai jos. Voltmetrul este conectat peste circuitul podului pentru a determina variația rezistenței față de măsurătorile de tensiune.

avantaje

avantajele unui anemometru cu fir fierbinte sunt enumerate mai jos.

• componentele electronice utilizate în proiectare sunt la prețuri accesibile și exacte
• oferă o sensibilitate ridicată
• rezoluția spațială a anemometrului cu fir fierbinte este excelentă.
• oferă un răspuns de înaltă frecvență. Aceasta este mai mare de 10KHz
• poate funcționa la temperaturi ridicate
• instrumentul este mic și funcționarea sa este foarte simplă, deoarece nu există senzor suplimentar.
• are capacități de gestionare a datelor pentru a colecta date semnificative.
• raportul dintre semnal și zgomot este scăzut.
• există posibilitatea unor debite mari ale fluidului.
• este un dispozitiv bine stabilit, fiabil și precis.
• poate măsura fluxurile turbulente și laminare.

dezavantaje

câteva dezavantaje ale anemometrului cu fir fierbinte sunt,

• este un dispozitiv de tip fragil și poate fi utilizat numai în fluide de gaz curate.
• recalibrarea unui dispozitiv este necesară datorită acumulării de praf.
• intensitatea turbulenței este ridicată
• sondele instrumentului s-ar putea rupe.
• probleme de contaminare
• probleme de transfer de căldură între sondă și suprafață
• problemele de deviere a indicatorului datorate modificării temperaturii atmosferice.
• puterea necesară pentru funcționarea dispozitivului este mai mare.

ecuația anemometrului cu fir fierbinte

într-un anemometru cu fir fierbinte, căldura către fir este transferată electric atunci când este plasată în fluxul de fluid. Temperatura firului cu rezistență este măsurată prin utilizarea unei punți de grâu. Pentru a măsura curentul de încălzire, temperatura firului trebuie să rămână constantă. În acest caz, Podul merge într-o stare echilibrată. Luați în considerare diagrama circuitului anemometrului cu fir fierbinte, așa cum se arată mai sus, pentru a obține ecuația vitezei de curgere a căldurii.

rezistorul standard și firul de încălzire sunt conectate în serie între ele. Din valoarea căderii de tensiune pe rezistor, se obține curentul pe firul de încălzire. Cu toate acestea, potențiometrul este utilizat pentru a măsura valoarea căderii de tensiune pe rezistor.
pentru a determina pierderea de căldură din firul de încălzire, se folosește următoarea ecuație.

adică, a(vp + b) ^j/s

unde ‘v’ este viteza de curgere a căldurii

‘XV’ este densitatea fluidului

‘a’ & ‘b’ sunt constantele, în care valoarea lor depinde de dimensiunea și proprietățile fizice ale sârmei și fluidului.

să ‘I’ fi curentul firului de încălzire.

‘R’ să fie rezistența firului.

în condiții echilibrate, căldura generată este egală cu pierderea de căldură.

adică,

I2R = a(vp + B)

v = /

temperatura și rezistența anemometrului cu fir fierbinte sunt menținute constante pentru măsurarea vitezei fluidului prin măsurarea curentului I.

Aplicații

unele dintre aplicațiile anemometrelor cu fir fierbinte sunt prezentate mai jos.

• utilizat pentru monitorizarea și verificarea hotelor de debit, a sistemelor de evacuare și a sistemelor HVAC
• utilizat pentru măsurarea vitezei instantanee a fluidului.
• folosit pentru a măsura zonele cu temperatură ambiantă constantă și viteză mai mică a vântului.
• utilizat în industria auto pentru a monitoriza consumul de aer al unui motor.
• utilizat în electronica industrială pentru a calcula fluxul de aer, umiditatea și temperatura pe componente electronice, cipuri de computer, PCB-uri, incinte electronice, camere de centre de date și echipamente montate
• utilizate în industria farmaceutică pentru a monitoriza fluxul de aer în cabine de biosecuritate, fum chimic și hote cu flux laminar
• utilizate de profesioniștii HVAC pentru a monitoriza și detecta modificările vitezei și direcției fluxului de aer pentru testarea performanței și siguranța sistemelor complexe de ventilație.

vă rugăm să consultați acest link pentru a afla mai multe despre Bolometer.

vă rugăm să consultați acest link pentru a afla mai multe despre MCQ-urile de măsurare și instrumentație.

astfel, este vorba despre o prezentare generală a Anemometrelor Hotwire – definiție, diagrama circuitului, principiul de funcționare, construcție, lucru, derivarea ecuațiilor, avantaje, dezavantaje și aplicații. Anemometrele cu fir fierbinte sunt, de asemenea, denumite senzori de debit cu fir fierbinte, care sunt utilizați în mod obișnuit pentru a măsura rata fluxului de aer prin detectarea cantității de căldură îndepărtată de pe suprafața elementului folosind o serie de senzori sau un singur senzor. Iată o întrebare pentru dvs.: „care sunt aplicațiile anemometrelor cu film fierbinte? „