Anemometru tal-ħotwire

Definizzjoni

Anemometru tal-fil ħalib huwa aparattament li jisimgħa l-veloċità u t-tindif tal-flus ta’ fluidu billi jkalkula l-pirda tal-ħalijiet minn fil ħalib espost għal flus tas-silġ. Il-fil jiġi ħalib permezz ta' kurrent elettriku, u l-bidla fil temperatur tagħha - li saret minn passaż tal-ħalijiet għal is-silġ - toffri indika tal-karatteristiċi tal-flus.

Meta l-fil ħalib jiġi mhuż fil flus tas-silġ, l-ħalijiet jiġu konvettati mill-fil għal is-silġ, biex jiċċaw l-temperatur tal-fil. L-bidla fil reżistanza elettrika tal-fil (minħabba varjazzjonijiet fit-temperatur) hija direttament relata mal-rate tal-flus tas-silġ, li tmummxija rreġistrazzjoni tal-veloċità.

Bazat fuq il-prinċipju tal-passaż tal-ħalijiet minn oggett b’temperatur ta’ l-aġir għal fluid b’temperatur infeż, l-anemometru tal-fil ħalib huwa ampijamt użat bħala strument ta’ riċerka fit-mekkanika tas-silġ biex studja dinamika tal-flus komplikati.

Konstruzzjoni

L-anemometru tal-fil ħalib ikonsisti mill-komponenti prinċipali:

• Fil Konduċtiv
  

• Fil fin u resistent (pereżempju, platina, tungsten) inkapsulat fi proba keramika jew metalika.

• Il-fil jiġi espost għal flus tas-silġ, fejn jagħmel xogħol bħala heater u sensor tal-temperatur.

• Il-leads mil-fil jiġu estens minn it-trunċiera għal il-kitbija tal-misuratura.

• Kitbija ta’ Wheatstone Bridge

• Kitbija elettrika preċiża użata biex timsmura bidliet ifissili fil-reżistanza tal-fil.

• Il-pont huwa kalibrat biex iddiletti varjazzjonijiet fil-reżistanza minħabba pirda tal-ħalijiet għal is-silġ, waqqafhom f’misuramenti tal-veloċità tal-flus.

Operazzjoni: Metodu tal-Kurrent Kostanti

• Setup: It-trunċiera tal-anemometru tiġi mhuża fil-flus tas-silġ li trid misuratur il-veloċità tiegħu.

• Ħalib il-Fil: Kurrent elettriku kostanti jiġi passat permezz tal-fil konduċtiv, bħalissa l-temperatur tagħha aktar minn d-dan tas-silġ.

• Passaż tal-Ħalijiet: Meta l-fluid jiġi għal darb tal-fil, jiġu portati l-ħalijiet, li jiċċaw l-temperatur tal-fil. L-veloċità aktar veloċi jiżżidu l-pirda tal-ħalijiet, li jiġi b'mod magħruf kbir l-ċaw tal-temperatur.

• Misuratur tal-Reżistanza: Il-Wheatstone bridge jimsmara reżistanza tal-fil, li tinqas bil-temperatur (għal l-aktar metales). Il-kitbija tkun mantiena b'volta kostanti, li tippermetti li l-bidliet fil-reżistanza jiġu korrelati mal-veloċità tal-fluid permezz ta’ relazzjonijiet prekalibrati.

Aplikazzjonijiet Importanti

• Riċerka fit-aerodinamika, hidrodinamika, u flus tal-layer tal-limiti.

• Misuratura industriali tal-flus fis-silġ, sistemi HVAC, u wind tunnels.

• Studji ambientali tal-możjoni tal-fluid fit-bahar, atmosferi, u sistemi bioloġiċi.

Avvantaggi

• Sensibilità għal flutazzjonijiet veloċi tal-flus (ideali għall-analisi tal-flus turbulent).

• Dizajn kompatt jippermetti rreġistrazzjoni fi spazji limitati.

• Rreġistrazzjoni diretta tal-veloċità u t-tindif tal-flus b’orientazzjoni adekvata tal-trunċiera.

Meta l-fil ħalib jiġi mhuż fil-flus tas-silġ, l-ħalijiet jiġu passati mill-fil għal is-silġ. L-ammonta tal-ħalijiet dissipati huwa direttament proporzjonali mal-reżistanza tal-fil. Waqt li l-pirda tal-ħalijiet tinqas, reżistanza tal-fil tinqas wkoll. Il-Wheatstone bridge timsmura dawn il-bidliet fil-reżistanza, li ssibt wara jkunu korrelati mal-veloċità tas-silġ.

Metodu tal-Temperatur Kostanti

F’din il-konfigurazzjoni, kurrent elettriku jiġi passat permezz tal-fil. Meta l-fil ħalib jiġi espost għal flus tas-silġ, l-ħalijiet jiġu passati mill-fil għal is-silġ, li jiċċaw l-temperatur tal-fil - u b’modi konsegwenzi, ir-reżistanza tiegħu. Il-metodu jagħmel fuq il-prinċipju ta’ manuteniment tal-temperatur tal-fil kostanti nonwithstanding l-pirda tal-ħalijiet.

Mekkanism feedback jiġi regolat permezz tal-kurrent elettriku permezz tal-fil fit-temps reali biex jiċċaw l-pirda tal-ħalijiet. Il-kurrent totali neċessarji biex jiġi restituit u sustenat l-temperatur oriġinali tal-fil huwa direttament proporzjonali mal-veloċità tas-silġ: l-veloċità aktar veloċi jiżżidu l-kurrenti akbar biex jiċċaw l-pirda tal-ħalijiet akbar. Dan jippermetti rreġistrazzjoni preċiża tal-veloċità tal-gas jew tas-silġ permezz tal-korrelazzjoni tat-tassejment tal-kurrent mal-dinamika tal-flus.

Rreġistrazzjoni tal-Flus tas-Silġ permezz ta’ Anemometru tal-Fil Ħalib

F’anemometru tal-fil ħalib, kurrent elettriku jiġi passat permezz tal-fil fin u post mat-flus tas-silġ. Il-kitbija ta’ Wheatstone bridge tikseb l-temperatur tal-fil permezz tal-monitoring tal-reżistanza elettrika tagħha, li tivvarja mal-temperatur.

Għal il-metodu tal-temperatur kostanti (mod operattiv komuni), l-temperatur tal-fil tiġi mantieni b’livell fix malgrado l-pirda tal-ħalijiet għal is-silġ. Mekkanism feedback jiġi regolat permezz tal-kurrent tal-ħalib fit-temps reali biex jiċċaw l-pirda tal-ħalijiet, assicurant li l-pont jiġi mantieni b’bilanġ. Il-magnitudni tal-kurrent tal-ħalib neċessarji biex jiġi sustenat din il-temperatur kostanti huwa direttament proporzjonali mal-veloċità tas-silġ, li tippermetti rreġistrazzjoni preċiża tal-veloċità.

Resistor standard jiġi mhuż fis-serje mal-fil tal-ħalib. Il-kurrent permezz tal-fil jista’ jiġi determinat permezz tal-misurament tal-drop tal-volt tal-resistor, li jkun misurat dakkurat permezz ta’ potentiometer.

Il-pirda tal-ħalijiet minn fil ħalib tista’ tkun quantifikata permezz tal-equazzjoni seguenta:

Fejn:

• v = veloċità tal-flus tas-silġ,

• ρ = densità tas-silġ,

• a u b = kostanti dipendenti mid-dimensjonijiet, proprijetajiet fiżiċi tas-silġ, u l-fil.

Assumend I huwa l-kurrent permezz tal-fil u R huwa l-reżistanza tiegħu, fl-eqilibriu: 

Ir-reżistanza u l-temperatur tal-instrument huma manteni kostanti għal rreġistrazzjoni tal-rate tas-silġ permezz tal-misurament tal-kurrent I.

Dan is-setup jagħmel użu tar-relationship bejn veloċità tas-silġ, passaż tal-ħalijiet, u reżistanza elettrika biex jipprovdi data preċiża, dinamika tal-rate tal-flus fit-tifl applikazzjonijiet, mill-riċerka fit-laboratorju sal-kontroll tal-proċess industriali.

Permezz tal-interplay bejn passaż tal-ħalijiet, reżistanza elettrika, u dinamika tas-silġ, l-anemometru tal-fil ħalib jirriman strument fondamentali għal karatterizzazzjoni preċiża tal-flus fit-disciplini scientifici u ingegneristici.