Varma Drada Anemometro

Difino

Ŝparma ŝnuro-anemometro estas aparato uzata por mezuri la rapidon kaj direkton de fluo de fluido per kvantigado de la varperdo de ŝnuro esponacita al la fluida fluo. La ŝnuro estas varmigata per elektra streko, kaj ĝia ŝanĝo de temperaturo — kaŭzita de vartransdonado al la fluido — servas kiel indikilo de fluaj karakterizaĵoj.

Kiam la varmeta ŝnuro estas metita en la fluidan fluon, varumo estas konvektita de la ŝnuro al la fluido, kio kaŭzas malaltigon de la temperaturo de la ŝnuro. La ŝanĝo en la elektra rezisto de la ŝnuro (pro variaĵo de temperaturo) estas direktproporciale rilata al la rapido de la fluida fluo, permesante mezuron de la rapido.

Bazita sur la principo de vartransdonado de alta-temperatura objekto al pli malvarmega fluido, la ŝparma ŝnuro-anemometro estas vaste uzata kiel esplorilo en fluida mekaniko por studi kompleksajn fluajn dinamikojn.

Konstruado

Ŝparma ŝnuro-anemometro konsistas el du ĉefaj komponentoj:

• Konduka Ŝnuro
  

• Fina, rezistiva ŝnuro (ekz., platino, tungsto) loĝita en ceramika aŭ metalprobe.

• La ŝnuro estas esponacita al la fluida fluo, kie ĝi funkcias kiel ambaŭ varmetilo kaj temperatursensoro.

• Leadoj de la ŝnuro etendiĝas de la probe por konektiĝi al la mezurcirkvito.

• Pontcirkvito de Wheatstone

• Preciza elektra cirkvito uzata por mezuri minuciajn ŝanĝojn en la rezisto de la ŝnuro.

• La pontcirkvito estas kalibrata por detekti rezistvariaĵojn kaŭzitajn per varperdo al la fluido, tradukante ĉi tiujn en legajoj de flua rapido.

Funkciado: Metodo de Konstanta Streko

• Agordo: La anemometra probe estas pozicionita en la fluidan fluon kies rapido bezonas esti mezurata.

• Varmetaĵo de la Ŝnuro: Konstanta elektra streko pasas tra la konduka ŝnuro, varmiganta ĝin al temperaturo pli alta ol la fluido.

• Vartransdonado: Kiam la fluido fluas super la ŝnuro, ĝi portas for varumon, malaltigante la temperaturon de la ŝnuro. Pli rapidaj fluaj rapidoj pligrandigas varperdon, kondukante al pli granda malaltigo de temperaturo.

• Mezuro de Rezisto: La pontcirkvito de Wheatstone monitoras la reziston de la ŝnuro, kiu malkreskas kun temperaturo (por plej multaj metaloj). La pontcirkvito estas daŭrigata je konstanta voltado, permesante korrelaciigon de rezistvariaĵoj kun fluida rapido per antaŭkalibrataj rilatoj.

Ĉefaj Aplikoj

• Esploro en aerodinamiko, hidrodinamiko, kaj lim-lagaj fluoj.

• Industria flua mezuro en tublinioj, HVAC-sistemoj, kaj venttuneloj.

• Ambientaj studoj de fluida moviĝo en oceanoj, atmosferoj, kaj biologiaj sistemoj.

Avantaĝoj

• Alta sensitivo al rapidaj fluaj fluktuoj (ideala por analizo de turbulentaj fluoj).

• Kompakta dizajno permesas mezuron en konfinitaj spacoj.

• Direkta mezuro de ambaŭ flua rapido kaj direkto kun taŭga orientado de la probe.

Kiam la varmeta ŝnuro estas metita en likva fluo, varumo transdoniĝas de la ŝnuro al la fluido. La kvanto de dissendita varumo estas direktproporciale rilata al la rezisto de la ŝnuro. Kiam varperdo malpliiĝas, la rezisto de la ŝnuro malpliiĝas laŭe. La pontcirkvito de Wheatstone mezuras ĉi tiujn rezistvariaĵojn, kiuj tiam estas korrelaciigitaj al la rapido de la likvo.

Metodo de Konstanta Temperaturo

En ĉi tiu konfiguro, elektra streko varmigas la ŝnuron. Kiam la varmeta ŝnuro estas esponacita al fluida fluo, varumo transdoniĝas de la ŝnuro al la fluido, kaŭzante ŝanĝon en la temperaturo de la ŝnuro — kaj sekve, ĝia rezisto. La metodo funkciadas sur la principo de daŭrigado de la temperaturo de la ŝnuro konstanta malgraŭ varperdo.

Retroalimenta mekanismo regulas la elektran strekon tra la ŝnuro en reala tempo por kontraŭstarigi vardisendon. La totala streko bezonata por restarigi kaj daŭrigi la komenconan temperaturon de la ŝnuro estas direktproporciale rilata al la rapido de la fluido: pli rapidaj fluaj rapidoj postulas pli altajn strekojn por kompensi pli grandan varperdon. Ĉi tio permesas precizan mezuron de gasa aŭ likva rapido per korrelaciigo de strekreguloj kun fluaj dinamikoj.

Mezuro de Flua Rapido Uzante Ŝparman Ŝnuran Anemometron

En ŝparma ŝnura anemometro, elektra streko varmigas finan ŝnuron pozicionitan en fluidan fluon. La pontcirkvito de Wheatstone estas uzata por mezuri la temperaturon de la ŝnuro per monitorado de ĝia elektra rezisto, ĉar la rezisto varias kun temperaturo.

Por la metodo de konstanta temperaturo (komuna operacimodo), la temperaturo de la ŝnuro estas daŭrigata je fiksita nivelo malgraŭ varperdo al la fluido. Retroalimenta mekanismo regulas la varmejan strekon en reala tempo por kontraŭstarigi vardisendon, certigante ke la pontcirkvito restas ekvilibrigita. La magnitudo de la varmeja streko bezonata por daŭrigi ĉi tiun konstantan temperaturon estas direktproporciale rilata al la rapido de la fluido, permesante precizan mezuron de la rapido.

Standarda rezistoro estas konektita en serio kun la varmeja ŝnuro. La streko pasanta tra la ŝnuro povas esti determinata per mezuro de la volt-falo trans la rezistoro, kiu estas akurate mezurata per potenciometro.

La varperdo de la varmeta ŝnuro povas esti kvantigita per la jena ekvacio:

Kie:

• v = rapido de la fluida fluo,

• ρ = denseco de la fluido,

• a kaj b = konstantoj dependantaj de la dimensioj, fizikaj propraĵoj de la fluido, kaj la ŝnuro.

Supozante ke I estas la streko tra la ŝnuro kaj R estas ĝia rezisto, je ekvilibro: 

La rezisto kaj temperaturo de la instrumento estas daŭrigataj konstantaj por mezuri la rapidon de la fluido per mezuro de la streko I.

Ĉi tiu agordo utiligas la rilaton inter fluida rapido, vartransdonado, kaj elektra rezisto por provizi akuratan, dinaman daton pri flua rapido en diversaj aplikoj, de laboratoria esploro al industria procesa kontrolado.

Per utiligo de la interludo inter vartransdonado, elektra rezisto, kaj fluida dinamiko, la ŝparma ŝnura anemometro restas fundamenta ilo por preciza flua karakterizado en sciencaj kaj inĝenieraj disciplinoj.