गर्म तार एनेमोमीटर

परिभाषा

गर्म तार एनेमोमीटर एक यंत्र हो जसले द्रव प्रवाहको वेग र दिशा माप्ने काम गर्छ। यसले द्रव प्रवाहमा रखिएको गर्म तारबाट हुने उष्मा निकासी माप्ने गरी प्रवाहको विशेषताको सूचक बन्छ। तारलाई विद्युत धारा द्वारा गर्म गरिन्छ, र द्रवलाई उष्मा दिने बाट बढेको तारको तापमान परिवर्तन प्रवाहको विशेषताको सूचक बन्छ।

जब गर्म तारलाई द्रव प्रवाहमा राखिन्छ, तारबाट द्रवलाई उष्मा निकासी भएकोले तारको तापमान घट्छ। तारको विद्युत प्रतिरोधको परिवर्तन (तापमान परिवर्तनको कारण) द्रवको प्रवाह दरसँग सीधा सम्बन्धित छ, जसले वेग मापन गर्न सकिन्छ।

उच्च तापमानको वस्तुबाट निम्न तापमानको द्रवलाई उष्मा निकासीको सिद्धान्तमा आधारित, गर्म तार एनेमोमीटरले द्रव यान्त्रिकीमा जटिल प्रवाह डायनेमिक्सको अध्ययनका लागि व्यापक रूपमा अनुसन्धान उपकरणको रूपमा प्रयोग गरिन्छ।

निर्माण

गर्म तार एनेमोमीटरमा दुई प्रमुख घटकहरू छन्:

• चालक तार
  

• प्लेटिनम, टंगस्टन जस्ता चालक तार (थोरै र प्रतिरोधक) जसलाई सिरामिक वा धातुको प्रोबमा राखिन्छ।

• तारलाई द्रव प्रवाहमा राखिन्छ, जहाँ यसले हीटर र तापमान सेन्सरको रूपमा काम गर्छ।

• तारबाट बाहिर फैलिएका लीडहरू प्रोबबाट मापन सर्किटसँग जोड्छ।

• व्हीटस्टोन ब्रिज सर्किट

• तारको प्रतिरोधमा हुने लघु परिवर्तन माप्ने लागि प्रयोग गरिने यकीनदायी विद्युत सर्किट।

• ब्रिजले द्रवलाई उष्मा निकासीको कारण बनेको प्रतिरोध विचरणहरू लक्ष्य गर्छ, र यीहरूलाई प्रवाह वेग मापनमा रूपान्तरण गर्छ।

काम: नियत धारा विधि

• सेटअप: एनेमोमीटर प्रोबलाई जसको वेग माप्नुपर्छ त्यस द्रव प्रवाहमा राखिन्छ।

• तारलाई गर्माउनु: नियत विद्युत धारा चालक तारद्वारा पास गरिन्छ, जसले तारलाई द्रवभन्दा उच्च तापमानमा गर्म गर्छ।

• उष्मा निकासी: जब द्रव तार भित्तिमा प्रवाह गर्छ, यसले उष्मा लिन्छ, जसले तारको तापमान घटाउँछ। तेज वेगले उष्मा निकासी बढाउँछ, जसले ठूलो तापमान घटाउँछ।

• प्रतिरोध मापन: व्हीटस्टोन ब्रिजले तारको प्रतिरोध निरीक्षण गर्छ, जसले तापमानको बाट घट्छ (अधिकांश धातुहरूको लागि)। ब्रिज सर्किटलाई नियत वोल्टेजमा बनाएकोले प्रतिरोध परिवर्तनलाई द्रव वेगसँग जोड्दा गर्छ यसको लागि पूर्व ट्याप कलिब्रेटेड सम्बन्धहरू उपयोग गरिन्छ।

मुख्य अनुप्रयोगहरू

• वायुगतिकी, जलगतिकी, र बाउन्डरी लेयर प्रवाहको अनुसन्धान।

• पाइपलाइन, HVAC सिस्टम, र हवाको टनलमा औद्योगिक प्रवाह मापन।

• समुद्र, वायुमण्डल, र जैविक सिस्टममा द्रव गतिकीको पर्यावरणीय अध्ययन।

लाभ

• तीव्र प्रवाह विचरणको लागि उच्च संवेदनशीलता (तुफानी प्रवाह विश्लेषणको लागि उत्तम)।

• संकुचित स्थानमा मापन गर्न सकिने संक्षिप्त डिझाइन।

• उचित प्रोब दिशामा प्रवाह वेग र दिशा निर्मित मापन।

जब गर्म तारलाई द्रव प्रवाहमा राखिन्छ, तारबाट द्रवलाई उष्मा निकासी भइन्छ। निकासिएको उष्माको मात्रा तारको प्रतिरोधसँग सीधा सम्बन्धित छ। जब उष्मा निकासी घट्छ, तारको प्रतिरोध घट्छ। व्हीटस्टोन ब्रिजले यी प्रतिरोध विचरणहरू माप्छ, जसलाई द्रवको प्रवाह दरसँग जोड्दा गर्छ।

नियत तापमान विधि

यस विन्यासमा, विद्युत धारा तारलाई गर्म गर्छ। जब गर्म तारलाई द्रव प्रवाहमा राखिन्छ, तारबाट द्रवलाई उष्मा निकासी भइन्छ, जसले तारको तापमान र त्यसको प्रतिरोधमा परिवर्तन ल्याउँछ। यी विधि तापमान नियत राख्ने कारण उष्मा निकासीको बाट तारको तापमान नियत राख्ने आधारमा काम गर्छ।

फीडबैक मेकनिज्म वास्तविक समयमा तारद्वारा गर्म गर्ने विद्युत धारा योगदान गर्छ उष्मा निकासीको बाट लड्न। तारको शुरुआती तापमान फर्काउन र त्यसलाई सुरक्षित गर्न आवश्यक टोटल धारा द्रवको प्रवाह दरसँग सीधा सम्बन्धित छ: तेज वेगले अधिक धारा आवश्यक बनाउँछ उष्मा निकासी बढाउन। यसले विद्युत धारा योगदान र प्रवाह डायनेमिक्सको बीच जोड्दा गरेर गैस वा द्रव वेगको निर्दिष्ट मापन गर्न सकिन्छ।

गर्म तार एनेमोमीटर द्वारा द्रव प्रवाह दरको मापन

गर्म तार एनेमोमीटरमा, विद्युत धारा द्रव प्रवाहमा राखिएको थोरै तारलाई गर्म गर्छ। व्हीटस्टोन ब्रिज सर्किट तारको तापमान माप्ने काम गर्छ, तारको विद्युत प्रतिरोधलाई निरीक्षण गर्दै, किनभने प्रतिरोध तापमानको बाट बदल्छ।

नियत तापमान विधि (सामान्य कार्यान्वयन मोड) को लागि, तारको तापमान द्रवलाई उष्मा निकासीको बाट नियत स्तरमा राखिन्छ। फीडबैक मेकनिज्म वास्तविक समयमा गर्म गर्ने धारा योगदान गर्छ उष्मा निकासी लड्न, जसले ब्रिजलाई सन्तुलित राख्छ। नियत तापमान बनाउन आवश्यक गर्म गर्ने धाराको मात्रा द्रवको प्रवाह दरसँग सीधा सम्बन्धित छ, जसले निर्दिष्ट वेग मापन गर्न सकिन्छ।

मानक प्रतिरोधक गर्म गर्ने तारसँग श्रृंखला जोडिएको छ। तारद्वारा गतिशील धारा प्रतिरोधक भित्तिमा वोल्टेज गिरावट निर्धारण गर्दै निर्धारण गरिन्छ, जसलाई एक पोटेन्टियोमिटर द्वारा यकीनदायी रूपमा मापिन्छ।

गर्म तारबाट निकासिएको उष्मा निम्न समीकरण द्वारा मापिन्छ:

यहाँ:

• v = द्रव प्रवाहको वेग,

• ρ = द्रवको घनत्व,

• a र b = द्रव, तारको आयाम र भौतिक गुणहरूको आधारमा निर्धारित नियतांकहरू।

यदि I तारद्वारा गतिशील धारा र R त्यसको प्रतिरोध छ, तब सन्तुलनमा: 

द्रवको दर मापन गर्न यन्त्रको प्रतिरोध र तापमान नियत राखिन्छ र धारा I मापिन्छ।

यो सेटअप द्रव वेग, उष्मा निकासी, र विद्युत प्रतिरोधको बीचको सम्बन्ध उपयोग गर्दै विभिन्न अनुप्रयोगहरूमा यथार्थ, डायनेमिक प्रवाह दर डाटा प्रदान गर्छ, लेबोरेटरी अनुसन्धानबाट औद्योगिक प्रक्रिया नियन्त्रण सम्म।

उष्मा निकासी, विद्युत प्रतिरोध, र द्रव डायनेमिक्सको बीचको सम्बन्ध उपयोग गर्दै, गर्म तार एनेमोमीटर विज्ञान र अभियान्त्रिकी शाखामा यथार्थ प्रवाह विशेषता गर्नका लागि एक महत्त्वपूर्ण उपकरण रहन्छ।