Hitaveður anemometer

Skilgreining

Hetta er tæki sem notast við til að mæla hraða og stefnu flæðis með því að mæla hitamist á raudum tráði sem er sett í flæði. Tráðið er hitt með elektrískum straumi og breytingin á hitastigi hans, sem orsakast af hitaflæði til flæðisins, virkar sem markmið fyrir flæðieiginleik.

Þegar hituðu tráðið er sett í flæði, fer hita úr tráðinu yfir í flæðið, sem lætur hitastig tráðsins falla. Breytingin á rafmagnsþrótt tráðsins (veður við hitastigsbreytingu) er beint tengd hraða flæðisins, sem leyfir mælingu á hraða.

Byggt á hugmyndinni um hitaflæði frá háhitasta hlut í lághitasta flæði, er hettuðu tráðanemometerið almennt notað sem rannsóknartæki í flæðimekáníku til að skoða flókin flæðidýnamík.

Bygging

Hettuðu tráðanemometer hefur tvö aðalhluti:

• Rafmagnsleiðandi tráð
  

• Finna, andstæðulegt tráð (t.d. platin, tungsten) innifalinn í keramisku eða metalleika prófi.

• Tráðið er sett í flæði, þar sem það virkar bæði sem hitara og hitastigsmælari.

• Leiðir frá tráðinu fara út úr prófinu til að tengjast mælanetinu.

• Wheatstone brúga net

• Nákvæmt rafmagnsneti sem notast við til að mæla smá breytingar á rafmagnsþrott tráðsins.

• Brúganetinu er stillt til að greina breytingar á rafmagnsþrotti sem orsakast af hitamist til flæðisins, sem það svo brotar yfir í hraðamælingar.

Aðgerð: Fastur straumamáttur

• Uppsetning: Prófið er sett í flæði sem hraðinn skal mæla.

• Hitt tráðið: Fastur rafstraumur er keyrt í leiðandi tráðið, sem hittir það upp að hitastigi sem er hærri en flæðið.

• Hitaflæði: Þegar flæðið fer yfir tráðið, fer hita úr tráðinu yfir í flæðið, sem lætur hitastig tráðsins falla. Hraðari flæðihraðir ökka hitamist, sem valdi stærri falli í hitastigi.

• Mæling á rafmagnsþrotti: Wheatstone brúganetinu er mælt á rafmagnsþrotti tráðsins, sem minnkar við hitastig (fyrir flest metöl). Brúganetinu er haldið fastu spennu, sem leyfir að breytingar á rafmagnsþrotti verði tengdar við flæðishraða með forstilltu samböndum.

Aðalkynningar

• Rannsóknir í aerodynamíku, hydrodynamíku og jaðarskini flæðis.

• Industrielle flæðismælingar í lednum, HVAC kerfum og vindtunnelum.

• Umhverfisfræðilegar rannsóknir á flæðibreytingum í hafi, loftslagi og biologískum kerfum.

Forsendur

• Há uppfang á hraða flæðibreytingum (einkum gott fyrir rannsóknir á óregluðu flæði).

• Smá og þægileg hönnun leyfir mælingar í takmarkaðum rýmdum.

• Beint mæling á bæði flæðishraða og stefnu með réttum stillingu prófsins.

Þegar hituðu tráðið er sett í vatnsstraum, fer hita yfir í flæðið. Magn hitamistsins er beint samhengi við rafmagnsþrotti tráðsins. Þegar hitamist minnkar, minnkar rafmagnsþrotti tráðsins eins og tiltekinn. Wheatstone brúganetinu er mælt á þessum rafmagnsþrottabreytingum, sem svo eru tengdar við hraða flæðisins.

Fastur hitastigamáttur

Í þessari skipan er rafstraumur hittur í tráðið. Þegar hituðu tráðið er sett í flæði, fer hita yfir í flæðið, sem valdi breytingu á hitastigi tráðsins - og þar með rafmagnsþrotti. Aðferðin byggist á hugmyndinni um að halda hitastig tráðsins fast efst á hitamist.

Afturbindingarkerfi justar rafstrauminn í tráðinu í rauntíma til að mótganga hitamist. Heildarstraumurinn sem er nauðsynlegur til að endurheimta og halda fast hitastig tráðsins er beint samhengi við hraða flæðisins: hraðari flæðihraðir krefjast stærri straums til að kompensera fyrir stærri hitamist. Þetta leyfir nákvæm mæling á hraða gas eða vatns með því að tengja straumabreytingar við flæðidýnamík.

Mæling á hraða flæðis með hettuðu tráðanemometeri

Í hettuðu tráðanemometeri er rafstraumur hittur í finna tráð sem er sett í flæði. Wheatstone brúganetinu er notað til að mæla hitastig tráðsins með því að mæla rafmagnsþrott, sem breytist við hitastig.

Fyrir fastu hitastigamátt (algeng vinnuskipan), er hitastig tráðsins haldið fastu trofi hitamist til flæðisins. Afturbindingarkerfi justar hitastrautinn í rauntíma til að mótganga hitamist, sem heldur brúgu í jafnvægi. Magn hitastrautsins sem er nauðsynlegt til að halda fastu hitastigi er beint samhengi við hraða flæðisins, sem leyfir nákvæm mæling á hraða.

Staðlað rafmagnsþrott er tengt í röð við hitustrautstráð. Strauma sem fer í gegnum tráðið er mæld með því að mæla spennuminu yfir rafmagnsþrottinu, sem er nákvæmt mæld með potensíometri.

Hitamistur af hituðu tráði má kvantifera með eftirtöldu jöfnu:

Þar sem:

• v = hraði flæðis,

• ρ = þéttleiki flæðisins,

• a og b = fastar sem eru háðir stærðum, eiginleikum flæðisins og tráðsins.

Ef I er strauma í gegnum tráðið og R er rafmagnsþrotti, í jafnvægi:

Rafmagnsþrotti og hitastig tækisins eru haldið fastu fyrir að mæla hraða flæðis með því að mæla straumann I.

Þessi skipan notar samband milli hraða flæðis, hitaflæðis og rafmagnsþrotts til að veita nákvæmar, dynaflæðis gögn í ýmsum aðgerðum, frá rannsóknarverkstæðum til verklega framleiðslukerfa.

Með að nota samskipti milli hitaflæðis, rafmagnsþrotts og flæðidýnamíks, er hettuðu tráðanemometerið ennþá grunnvöru tæki fyrir nákvæm flæðiskráningu í vísindalegum og verklegum kennum.