Anemometro de hilo caliente

Definizioa

Hot Wire Anemometer bat flujo baten abiadura eta norabidea neurtzeko garaia da, elektro-arduradun hilo bat erabiliz, hilo hori flujoan kokatuta. Hiloa elektrikoki ohitzen da, eta bere tenperatura aldaketa—flujoari kaloria pasatzeagatik—flujoaren ezaugarriak adierazten ditu.

Hilo ohitua flujoan kokatzean, kaloria konbektzioaren bidez hiltzen dira hilotik flujoari, hiloaren tenperatura jaitsi egiten duen. Hiloaren elektrikoa resistentziaren aldaketa (tenperatura aldatzeko) flujoaren abiadurarekin lotuta dago, abiadura neurtzeko aukera ematen duena.

Kaloria pasatzearen printzipioan oinarrituta, objektu altu-tenperaturekoak flujo tenperature txikiagoko bati pasatzen dizkion, hot wire anemometroa fluido mekanikan ikerketarako tresna lausoa da, flujo dinamikoen ikertarako erabili ohi da.

Eraikuntza

Hot wire anemometroak bi osagai nagusi ditu:

• Elektrokonduktore Hiloa
  

• Platino edo tungstenio bezalako fineko hilo erresistentea, keramiiko edo metalikoko proba barruan kokatuta.

• Hiloiak flujoan expostuta dago, non hemendik ohitzaile eta tenperatura sensor gisa funtzionatzen du.

• Hilotik irten diren kableak probatik kanpo geratzen dira, neurketa zirkuituari konektatzeko.

• Wheatstone Bridge Zirkuitua

• Zirkuitu elektrikoa presizio handikoak, hiloaren resistentziaren aldaketen minutuak neurtzeko erabili ohi da.

• Zerbitzuko kaloria galera hiletik flujoari pasatzen denean, zirkuituak aldaketa horiek detektatzen ditu, abiadura-neurrira itzultzen ditu.

Funtzionamendua: Konstante Corriente Metodoa

• Preparazioa: Anemometro proba flujoan kokatzen da, zeinaren abiadura neurtu nahi den.

• Hilo Ohitzea: Elektrikoa corriente konstantea hilotik igarotzen da, hiloa flujoaren tenperaturetik altuago ohituz.

• Kaloria Pasatzea: Flujoa hiletik igarotzen denean, kaloria hiltzen ditu, hiloaren tenperatura jaitsi egiten du. Abiadura gehiago, kaloria galera gehiago, hiloaren tenperatura gehiago jaitsiko da.

• Resistentzia Neurketa: Wheatstone bridge hiloaren resistentzia monitorizatzen du, tenperatura aldatzeko (metale askotan) gutxitzen du. Zirkuituak korrontea konstantean mantentzen du, resistentziaren aldaketak flujoaren abiadurarekin lotzeko.

Aplikazio Nagusikoak

• Aerodinamika, hidrodinamika eta mugimendu-muga flujoen ikerketa.

• Industriko flujoen neurketa tuboetan, HVAC sistematan eta aire-zuhaitzetan.

• Ozeano, atmosfera eta sistema biologikoetako flujo mugimenduen ikerketa.

Avantazioak

• Flujo aldaketekiko sendotasuna handia (turbulentzia flujoen analisiarentzat ideala).

• Diseinu kompaktua neurketa espazio estuetan ahalbidetzen du.

• Abiadura eta norabidearen neurketa zuzena proba orientazio aproposarekin.

Hilo ohitu bat likido-flujoan kokatzean, kaloria hiletik flujoari pasatzen dira. Kaloria galera hiloaren resistentziarekin proportzionala da. Kaloria galera gutxiago, hiloaren resistentzia gutxiago. Wheatstone bridge hileren resistentziaren aldaketa neurtzen ditu, horien flujoaren abiadura erlazionatzen ditu.

Tenperatura Konstantea Metodoa

Konfigurazio honetan, elektrikoa corriente hiloa ohitzen du. Hilo ohitu bat flujoan kokatzean, kaloria hiletik flujoari pasatzen dira, hiloaren tenperatura aldatzen duelarik—beraz, bere resistentzia. Metodoak hiloaren tenperatura konstante mantentzen du, kaloria galera ondoren ere.

Feedback mekanismo elektrikoa corrientea hiletik igarotzen du errealan kaloria galera konpentsatzeko. Hiloaren hasierako tenperatura berreskuratu eta mantentzeko beharrezko corriente guztia flujoaren abiadurarekin lotuta dago: abiadura gehiago, corriente gehiago kaloria galera gehiagorako. Hau gas edo likidoen abiadura neurtzeko aukera ematen dio, corrienteen aldaketak flujo-dinamikoei lotuz.

Flujoaren Abiadura Neurtzeko Hot Wire Anemometroaren Erabilera

Hot wire anemometroan, elektrikoa corriente hilo fina bat flujoan kokatuta ohitzen du. Wheatstone bridge zirkuitua hiloaren tenperatura neurtzen du hiloaren elektrikoa resistentzia monitorizatuz, resistentzia tenperaturarekin aldatzen baita.

Tenperatura konstantea metodoa (operazio modu arrunta), hiloaren tenperatura konstante mantentzen da, kaloria galera ondoren ere. Feedback mekanismo ohitzaile corrientea errealan aldatzen du kaloria galera konpentsatzeko, zirkuitua orekatuta mantentzen du. Hiloaren tenperatura konstante mantentzeko beharrezko ohitzaile corrientearen magnitudea flujoaren abiadurarekin lotuta dago, abiadura neurtzeko aukera ematen dio.

Ohitzaile hiloei seriean resistor estandarra konektatzen da. Hilotik igarotzen den corrientea resistorren gaineko tensiora ulertzeko, potentiometro batez neurtzen da.

Hilo ohitu batetik kaloria galera honela kuantifikatzen da:

Non:

• v = flujoaren abiadura,

• ρ = flujoaren dentsitatea,

• a eta b = flujoaren dimentsioak, ezaugarri fisikoak eta hiloaren arabera dagoen kostanteak.

I hiloa tranzitzeko corrientea eta R hiloaren resistentzia izanik, orekatuan:

Neurketa-tresnaren resistentzia eta tenperatura konstante mantentzen dira, I corriente neurtzeko flujoaren abiadura neurtzeko.

Konfigurazio honek flujoaren abiadura, kaloria pasatzea eta elektrikoa resistentzia arteko harremana erabiltzen du, datu dinamiko oso zehatzak ematen ditu, laborategiko ikerketetatik industria prozesuen kontrolera.

Kaloria pasatzea, elektrikoa resistentzia eta flujo-dinamika arteko harremanak erabiliz, hot wire anemometroa zientifikoa eta ingeniaritzako disziplinetan flujo karakterizazio zehatzeko tresna oso garrantzitsu bat da.