İstilik Tel Anemometri

Tərif

İstilikli tel anemometri, sıvının axın sürəti və istiqamətini ölçmək üçün istifadə olunan cihazdır. Bu cihaz, sıvı akımına müraciət edən istilənlənmiş təlindən sığan neçəsini nisbətən ölçməklə, sıvı akımının xüsusiyyətlərini göstərir. Təl elektrik akımı ilə istilənlənir və sıvıya sığan neçəsindən səbəb olan temperatur dəyişikliyi, axın xüsusiyyətlərinin göstəricisi kimi işləyir.

İstilənlənmiş təli sıvı akımına qoyulduqda, təldən sıvıya doğru sığan neçəs var, bu da təlin temperaturunun endirməsinə səbəb olur. Təlin elektrik mühümü dəyişikliyi (temperatur dəyişikliyinə görə) sıvının axın sürətinə birbaşa bənzidir, bu da sürət ölçməsinə imkan verir.

Yüksek temperaturlu obyektin aşağı temperaturlu sıvıya sığan neçəsi prinsipi əsasında inkişaf etmiş, istilikli tel anemometri sıvı mexanikasında mürəkkəb axın dinamiğini öyrənmək üçün geniş yayılmış araşdırma vasitəsidir.

Quruluş

İstilikli tel anemometri iki əsas komponentdən ibarətdir:

• Konduktiv Tel
  

• In, mühüm tel (məsələn, platin, volfram) keramik və ya metal zond içində yerləşdirilmişdir.

• Tel, sıvı akımına müraciət edib, hemçinin istilənləndiricili və temperatur sensoru kimi funksion edir.

• Zondan çıxan təldən uzanan lənglər ölçmə çərçivəsinə bağlanır.

• Wheatstone Köprü Çərçivəsi

• Telin mühümünün dəqiq dəyişikliklərini ölçmək üçün istifadə olunan dəqiqlikli elektrik çərçivəsidir.

• Köprü, sıvıya sığan neçəs səbəbindən yaranan mühüm dəyişiklikləri aşkar edərək, bunları axın sürəti oxunuşlarına çevirir.

İşləmə: Daimi Akım Metodu

• Quraşdırma: Anemometri zondu, onun sürətinin ölçülmesi lazımdırsa, sıvı akımına qoyulur.

• Telin İstilənləndirilməsi: Konduktiv tele daimi elektrik akımı geçirilir, bu da onu sıvıdan daha yüksək temperaturda istilənləndirir.

• Sığan Neçənin Keçirilməsi: Sıvı təl üzərindən axın zamanı, onun istiliklənib, təlin temperaturunu endirdiyi halda, daha sürətli axın sürətləri sığan neçəni artırır, bu da daha böyük temperatur düşüşünü nəticələndirir.

• Mühüm Ölçməsi: Wheatstone köprüsü, təlin mühümünü izləyir, ki, bu, temperatur dəyişikliyinə görə azalır (çox sayda metalla). Köprü çərçivəsi daimi voltajda saxlanılır, bu da mühüm dəyişikliklərin sıvı axın sürəti ilə öncədən kalibre edilmiş əlaqələr vasitəsiylə əlaqəlendirilməsinə imkan verir.

Əsas Tətbiqlər

• Aerodinamika, hidrodinamika və sərhəd tabakası axınındakı araşdırmalar.

• Nafta boru hattı, HVAC sistemləri və rüzgar tunellərindəki endüstriy axın ölçmələri.

• Okean, atmosfer və bioloji sistemlərdə sıvı hərəkətinin ekoloji araşdırmaları.

Faydalı Xüsusiyyətlər

• Sürətli axın dalgalanmalarına yüksək hassasiyyət (turbulent axın analizi üçün ideal).

• Kompakt dizayn, dar meydanlarda ölçməyə imkan verir.

• Uyğun zond oriyentasiyası ilə doğrudan axın sürəti və istiqamətinin ölçüləməsi.

İstilənlənmiş tel sıvı akımına qoyulduqda, təldən sıvıya doğru sığan neçə var. Sığan neçənin miqdarı təlin mühümünə birbaşa mütənasibdir. Sığan neçə azaldıqca, təlin mühümü də uyğun olaraq azalır. Wheatstone köprüsü, bu mühüm dəyişiklikləri ölçür və onları sıvı axın sürətinə çevrilir.

Daimi Temperatur Metodu

Bu konfiqurasiyada, elektrik akımı təli istilənləndirir. İstilənlənmiş tel sıvı akımına müraciət edildikdə, təldən sıvıya doğru sığan neçə var, bu da təlin temperaturunda dəyişikliklərə (və nəticədə, onun mühümündə) səbəb olur. Metod, sığan neçənin olmasından asılı olmayaraq, təlin temperaturunun sabit qalmasını əsas alır.

Geri bildirim mekanizmi, təldən sıvıya doğru sığan neçənin qarşısını almaq üçün elektrik akımını real vaxtda tənzimləyir. Təlin ilk temperaturunu bərpa və saxlamaq üçün tələ gərəkli olan ümumi akım, sıvının axın sürətinə birbaşa mütənasibdir: daha sürətli axın sürətləri, artıq sığan neçəni qarşılamaq üçün yüksək akımlar tələb edir. Bu, gaz və ya sıvı sürətinin dəqiqliklə olaraq ölçüləməsinə imkan verir, cədvəl dəyişikliklərini axın dinamikası ilə əlaqələndirir.

İstilikli Tel Anemometri ilə Sıvı Axın Sürətinin Ölçüləməsi

İstilikli tel anemometrində, sıvı akımına qoyulmuş in təli elektrik akımı istilənləndirir.  Wheatstone köprü çərçivəsi, təlin elektrik mühümünü izləyərək onun temperaturunu ölçür, mühümü temperaturla dəyişir.

 Daimi temperatur metodu (ən çox istifadə olunan iş rejimi) daxilində, təlin temperaturu, sıvıya sığan neçənin olmasına baxmayaraq, sabit səviyyədə saxlanılır. Geri bildirim mekanizmi, sığan neçəni qarşılamaq üçün istilənləndirici akımı real vaxtla tənzimləyir, bu da köprünün balanslı qalmamasını təmin edir.  Sabiti temperaturu saxlamaq üçün gərəkli olan istilənləndirici akımın həcmi, sıvının axın sürətinə birbaşa mütənasibdir, bu da dəqiqliklə sürət ölçüləməsinə imkan verir.

Standart direktor təli ilə seriyə qoşulub. Təl üzərindən keçən akım, direktorda ölçülən gerilim düşməsi vasitəsilə müəyyən edilir, bu da potentsiometr ilə dəqiq ölçülür.

İstilənlənmiş təldən sığan neçə, aşağıdakı tənlik ilə ifadə oluna bilər:

Burada:

• v = sıvı axın sürəti,

• ρ = sıvının çəkisi,

• a və b = sıvı, təlin fiziki xüsusiyyətləri və ölçüləriyə bağlı sabitlər.

 I təl üzərindən keçən akım və R onun mühümü olduğunu fərz edərək, dengədə:

Ölçmə cihazının mühümü və temperaturu, I akımını ölçməklə sıvının sürətinin ölçüləməsi üçün sabit saxlanılır.

Bu quraşdırma, sıvı sürəti, sığan neçə və elektrik mühümü arasında olan əlaqəni laboratoriya araşdırmalarından endüstriy proses idarəedilməsinə qədər müxtəlif tətbiqlərdə dəqiqliklə və dinamik olaraq axın sürəti məlumatlarını təmin edir.

İstilikli tel anemometri, sığan neçə, elektrik mühümü və sıvı dinamikası arasındakı əlaqəni istifadə edərək, elmi və mühəndislik disiplinlərində dəqiqliklə axın xarakteristikasının aparılmasında əsas vasitə kimi qalır.