গরম তার অ্যানিমোমিটার

সংজ্ঞা

হট ওয়্যায়ার অ্যানেমোমিটার হল একটি ডিভাইস যা তরল প্রবাহের গতিবেগ এবং দিক মাপার জন্য ব্যবহৃত হয়। এটি তরল প্রবাহে প্রক্ষিপ্ত গরম তারের তাপ হারানোর পরিমাণ মাপার মাধ্যমে ফ্লো বৈশিষ্ট্য নির্ণয় করে। তারটি বৈদ্যুতিক প্রবাহ দ্বারা গরম করা হয়, এবং তারের তাপমাত্রা পরিবর্তন—তরলে তাপ স্থানান্তরের কারণে—প্রবাহের বৈশিষ্ট্যের একটি সূচক হিসেবে কাজ করে।

যখন গরম তারটি তরল প্রবাহে রাখা হয়, তার থেকে তাপ তরলে সঞ্চালিত হয়, যা তারের তাপমাত্রা হ্রাস করে। তারের তাপমাত্রা পরিবর্তনের ফলে তারের বৈদ্যুতিক রোধ পরিবর্তিত হয়, যা তরলের প্রবাহের হারের সঙ্গে সরাসরি সম্পর্কিত, যা বেগ মাপার জন্য সম্ভব করে।

উচ্চ তাপমাত্রার বস্তু থেকে নিম্ন তাপমাত্রার তরলে তাপ স্থানান্তরের নীতির উপর ভিত্তি করে, হট ওয়্যায়ার অ্যানেমোমিটার তরল বলবিদ্যায় জটিল প্রবাহ গতিশীলতা অধ্যয়নের জন্য গবেষণার একটি প্রচলিত সরঞ্জাম হিসেবে ব্যবহৃত হয়।

নির্মাণ

একটি হট ওয়্যায়ার অ্যানেমোমিটার দুইটি মূল উপাদান নিয়ে গঠিত:

• পরিবাহী তার
  

• একটি সূক্ষ্ম, প্রতিরোধক তার (যেমন, প্ল্যাটিনাম, টাঙ্গস্টেন) কার্টেন বা ধাতব প্রোবের মধ্যে স্থাপিত।

• তারটি তরল প্রবাহে প্রক্ষিপ্ত হয়, যেখানে এটি একটি হিটার এবং তাপমাত্রা সেন্সর হিসেবে কাজ করে।

• তার থেকে প্রোবের বাইরে লিড বিস্তার করে মেজারমেন্ট সার্কিটের সাথে সংযুক্ত হয়।

• ওয়েটস্টোন ব্রিজ সার্কিট

• তারের রোধের ক্ষুদ্র পরিবর্তন মাপার জন্য একটি সুনির্দিষ্ট বৈদ্যুতিক সার্কিট।

• ব্রিজটি ক্যালিব্রেট করা হয় তাপ হারানোর কারণে রোধের পরিবর্তন শনাক্ত করার জন্য, এগুলি প্রবাহের বেগ পড়ার মাধ্যমে অনুবাদ করা হয়।

অপারেশন: ধ্রুব প্রবাহ পদ্ধতি

• সেটআপ: অ্যানেমোমিটার প্রোবটি যে তরল প্রবাহের বেগ মাপতে হবে তাতে স্থাপন করা হয়।

• তার গরম করা: একটি ধ্রুব বৈদ্যুতিক প্রবাহ পরিবাহী তার দিয়ে পাঠানো হয়, যা তারটিকে তরলের তাপমাত্রার চেয়ে উচ্চ তাপমাত্রায় গরম করে।

• তাপ স্থানান্তর: যখন তরল তারের উপর প্রবাহিত হয়, তা তাপ সঞ্চালন করে, তারের তাপমাত্রা হ্রাস করে। দ্রুত প্রবাহের হার বেশি তাপ হারানোর কারণে বেশি তাপমাত্রা হ্রাস ঘটায়।

• রোধ মাপা: ওয়েটস্টোন ব্রিজ তারের রোধ পর্যবেক্ষণ করে, যা তাপমাত্রার পরিবর্তনের সঙ্গে (প্রায় সব ধাতুর জন্য) হ্রাস পায়। ব্রিজ সার্কিট ধ্রুব ভোল্টেজে রক্ষিত হয়, যা রোধের পরিবর্তনগুলি প্রাথমিকভাবে ক্যালিব্রেট সম্পর্কগুলির মাধ্যমে তরলের বেগের সঙ্গে সম্পর্কিত করে।

প্রধান প্রয়োগ

• বায়ুগতিবিদ্যা, জলবিদ্যা এবং সীমানা স্তর প্রবাহের গবেষণা।

• পাইপলাইন, HVAC সিস্টেম এবং বায়ু টানেলে শিল্প প্রবাহ মাপা।

• সমুদ্র, বায়ুমন্ডল এবং জৈব প্রणালীতে তরল গতির পরিবেশগত অধ্যয়ন।

সুবিধা

• দ্রুত প্রবাহ দোলনের প্রতি উচ্চ সংবেদনশীলতা (তরঙ্গাকার প্রবাহ বিশ্লেষণের জন্য আদর্শ)।

• কম্পাক্ট ডিজাইন সীমিত স্থানে মাপ নেওয়া যায়।

• প্রোবের যথাযথ অবস্থানের সাথে প্রবাহের বেগ এবং দিক উভয় পরিমাপ করা যায়।

যখন গরম তারটি তরল প্রবাহে রাখা হয়, তার থেকে তাপ তরলে স্থানান্তরিত হয়। তাপ বিসর্জনের পরিমাণ তারের রোধের সঙ্গে সরাসরি সমানুপাতিক। তাপ হারানোর হ্রাস হলে, তারের রোধ হ্রাস পায়। ওয়েটস্টোন ব্রিজ এই রোধের পরিবর্তনগুলি মাপে, যা তরলের প্রবাহের হারের সঙ্গে সম্পর্কিত করা হয়।

ধ্রুব তাপমাত্রা পদ্ধতি

এই বিন্যাসে, একটি বৈদ্যুতিক প্রবাহ তারটি গরম করে। যখন গরম তারটি তরল প্রবাহে প্রক্ষিপ্ত হয়, তার থেকে তাপ তরলে স্থানান্তরিত হয়, যা তারের তাপমাত্রা পরিবর্তন করে—এবং ফলস্বরূপ, তারের রোধ। এই পদ্ধতি তাপ হারানোর সত্ত্বেও তারের তাপমাত্রা ধ্রুব রাখার নীতির উপর ভিত্তি করে কাজ করে।

একটি ফিডব্যাক মেকানিজম তাপ বিসর্জন প্রতিক্রিয়া করার জন্য তার দিয়ে বৈদ্যুতিক প্রবাহ বাস্তব সময়ে সম্পর্কিত করে। তারের প্রাথমিক তাপমাত্রা পুনরুদ্ধার এবং বজায় রাখার জন্য প্রয়োজনীয় মোট প্রবাহ তরলের প্রবাহের হারের সঙ্গে সরাসরি সমানুপাতিক: দ্রুত প্রবাহের হার বেশি প্রবাহের জন্য বেশি প্রবাহ প্রয়োজন হয় বেশি তাপ হারানোর কারণে। এটি বিদ্যুৎ প্রবাহের সম্পর্কের মাধ্যমে গ্যাস বা তরলের বেগ সুনির্দিষ্টভাবে মাপতে সক্ষম করে।

হট ওয়্যায়ার অ্যানেমোমিটার ব্যবহার করে তরল প্রবাহের হার মাপা

হট ওয়্যায়ার অ্যানেমোমিটারে, বৈদ্যুতিক প্রবাহ একটি সূক্ষ্ম তারকে তরল প্রবাহের মধ্যে গরম করে। ওয়েটস্টোন ব্রিজ সার্কিট তারের তাপমাত্রা মাপে তারের বৈদ্যুতিক রোধ পর্যবেক্ষণ করে, কারণ রোধ তাপমাত্রার সঙ্গে পরিবর্তিত হয়।

ধ্রুব তাপমাত্রা পদ্ধতির জন্য (একটি সাধারণ পরিচালনা মোড), তারের তাপমাত্রা তরলে তাপ হারানোর সত্ত্বেও একটি নির্দিষ্ট স্তরে রাখা হয়। একটি ফিডব্যাক মেকানিজম তাপ বিসর্জন প্রতিক্রিয়া করার জন্য বিদ্যুত প্রবাহ বাস্তব সময়ে সম্পর্কিত করে, যা ব্রিজ ভারসাম্য রাখে। ধ্রুব তাপমাত্রা বজায় রাখার জন্য প্রয়োজনীয় বিদ্যুত প্রবাহের পরিমাণ তরলের প্রবাহের হারের সঙ্গে সরাসরি সমানুপাতিক, যা সুনির্দিষ্ট বেগ মাপতে সক্ষম করে।

একটি মানক রোধক তাপ তারের সাথে সিরিজে সংযুক্ত থাকে। তার দিয়ে প্রবাহিত প্রবাহ রোধকের উপর ভোল্টেজ পতন মাপের মাধ্যমে নির্ধারণ করা যায়, যা একটি পটেন্টিয়োমিটার দ্বারা সুনির্দিষ্টভাবে মাপা হয়।

গরম তার থেকে তাপ বিসর্জন নিম্নলিখিত সমীকরণ দ্বারা পরিমাপ করা যায়:

যেখানে:

• v = তরল প্রবাহের বেগ,

• ρ = তরলের ঘনত্ব,

• a এবং b = তরলের মাত্রা, প্রাকৃতিক বৈশিষ্ট্য এবং তারের উপর নির্ভর করে ধ্রুবক।

ধরে নেওয়া হল <span class="container-x_WhZC math-inline single-aSCTpn" data-custom-copy-text="I">I</span> তার দিয়ে প্রবাহিত প্রবাহ এবং <span class="container-x_WhZC math-inline single-aSCTpn" data-custom-copy-text="R">R</span> তার রোধ, সমতায়: 

তরলের হার মাপার জন্য যন্ত্রের রোধ এবং তাপমাত্রা ধ্রুব রাখা হয় প্রবাহ I মাপের মাধ্যমে।

এই সেটআপ তরল গতি, তাপ স্থানান্তর এবং বৈদ্যুতিক রোধের মধ্যে সম্পর্ক ব্যবহার করে প্রায়শই ল্যাবরেটরি গবেষণা থেকে শিল্প প্রক্রিয়া নিয়ন্ত্রণ পর্যন্ত বিভিন্ন প্রয়োগে সুনির্দিষ্ট, গতিশীল প্রবাহের হারের তথ্য প্রদান করে।

তাপ স্থানান্তর, বৈদ্যুতিক রোধ এবং তরল গতির মধ্যে সম্পর্ক ব্যবহার করে, হট ওয়্যায়ার অ্যানেমোমিটার বিজ্ঞান এবং প্রকৌশল শাখায় সুনির্দিষ্ট প্রবাহ বৈশিষ্ট্যের জন্য একটি মূল সরঞ্জাম হিসেবে থাকে।