گرم تار آنیمومیٹر

تعریف

ہوٹ وائر اینمومیٹر ایک ڈیوائس ہے جس کا استعمال مائع کے سیال کی رفتار اور سمت کی مقدار کرنے کے لئے کیا جاتا ہے، گرم کردہ تار کو مائع کے سیال میں رکھنے پر ہونے والی گرمی کی نقصان کی مقدار کرتے ہوئے۔ تار کو برقی دھارا کے ذریعے گرم کیا جاتا ہے، اور اس کی درجہ حرارت کی تبدیلی—مائع کو گرمی منتقل کرنے کی وجہ سے—سیال کے خصوصیات کا مؤشر کام کرتی ہے۔

جب گرم کردہ تار کو مائع کے سیال میں رکھا جاتا ہے، تو گرمی تار سے مائع میں منتقل ہوتی ہے، جس کے باعث تار کی درجہ حرارت کم ہوجاتی ہے۔ تار کی برقی مقناطیسیت کی تبدیلی (درجہ حرارت کی تبدیلی کی وجہ سے) مائع کی سیال کی شدت سے مستقیماً منسلک ہوتی ہے، جس سے رفتار کی مقدار کی جاسکتی ہے۔

گرمی کے منتقل ہونے کے اصول پر مبنی، گرم وائر اینمومیٹر کو مائع مکانیات کے مطالعے میں پیچیدہ سیال کی طبیعت کو مطالعے کے لئے تحقیقی آلہ کے طور پر وسیع طور پر استعمال کیا جاتا ہے۔

تشکیل

ہوٹ وائر اینمومیٹر میں دو بنیادی اجزا شامل ہیں:

• کنڈکٹنگ وائر
  

• ایک نازک، مقاومتی تار (مثال کے طور پر، پلاتینم، ٹنگسٹن) کیرامک یا معدنی پروب کے اندر رکھا جاتا ہے۔

• تار کو مائع کے سیال میں رکھا جاتا ہے، جہاں یہ ہیٹر اور درجہ حرارت سینسر کے طور پر کام کرتا ہے۔

• تار سے متصل ہونے والے لیڈز پروب سے باہر نکلتے ہیں اور میزبان کرکٹ کے ساتھ جڑتے ہیں۔

• ویٹسٹون بریج سرکٹ

• ایک دقت سے بنایا گیا برقی سرکٹ جس کا استعمال تار کی مقاومت کی خفیف تبدیلیوں کی مقدار کرنے کے لئے کیا جاتا ہے۔

• بریج کو مائع کو گرمی کی نقصان کی وجہ سے ہونے والی مقاومت کی تبدیلیوں کی شناخت کرنے کے لئے کیلیبریٹ کیا جاتا ہے، جو ان کو سیال کی رفتار کی پڑتال میں تبدیل کرتا ہے۔

عمل: مستقل کرنٹ کا طریقہ

• ستاپ: اینمومیٹر پروب کو ایک مائع کے سیال میں رکھا جاتا ہے جس کی رفتار کی مقدار کرنے کی ضرورت ہوتی ہے۔

• تار کو گرم کرنا: ایک مستقل برقی کرنٹ کو کنڈکٹنگ تار کے ذریعے گزرایا جاتا ہے، جس سے یہ تار مائع سے زیادہ درجہ حرارت تک گرم ہوجاتا ہے۔

• گرمی کا منتقل ہونا: جب مائع تار کے اوپر سے بہتا ہے، تو یہ گرمی کو لے جاتا ہے، تار کی درجہ حرارت کم ہوجاتی ہے۔ تیز رفتار سیال کی شرح گرمی کی نقصان کو بڑھاتی ہے، جس کے باعث درجہ حرارت کی بڑی کمی ہوتی ہے۔

• مقاومت کی مقدار: ویٹسٹون بریج تار کی مقاومت کی نگرانی کرتا ہے، جو درجہ حرارت (معظم میٹلوں کے لئے) کے ساتھ کم ہوتی ہے۔ بریج سرکٹ کو مستقل ولٹیج پر برقرار رکھا جاتا ہے، جس سے مقاومت کی تبدیلیوں کو مائع کی رفتار کے ساتھ پر-کیلیبریٹڈ تعلقات کے ذریعے منسلک کیا جاسکتا ہے۔

اہم اطلاقیات

• آئروڈائنامکس، ہائیڈرودائنامکس، اور باؤنڈری لیئر سیال کے مطالعے میں تحقیق۔

• پائپ لائن، ایچ وی اے سی سسٹمز، اور ہوائی ٹنل میں صنعتی سیال کی مقدار کرنے کے لئے۔

• بحر، فضا، اور حیاتی نظاموں میں مائع کی حرکت کے ماحولیاتی مطالعے۔

فوائد

• تیز رفتار سیال کی نوسانوں کے لئے زیادہ حساسیت (تیز رفتار سیال کے مطالعے کے لئے ایدال)۔

• ضیق ڈیزائن محدود فضاء میں مقدار کرنے کی اجازت دیتا ہے۔

• مناسب پروب کی سمت کے ساتھ سیال کی رفتار اور سمت کی مستقیم مقدار۔

جب گرم کردہ تار کو مائع کے سیال میں رکھا جاتا ہے، گرمی تار سے مائع میں منتقل ہوتی ہے۔ منتقل ہونے والی گرمی کی مقدار تار کی مقاومت کے ساتھ مستقیماً منسلک ہوتی ہے۔ جب گرمی کی نقصان کم ہوتی ہے، تار کی مقاومت بھی کم ہوتی ہے۔ ویٹسٹون بریج یہ مقاومت کی تبدیلیوں کی مقدار کرتا ہے، جو پھر مائع کی سیال کی شدت کے ساتھ منسلک کی جاتی ہیں۔

مستقل درجہ حرارت کا طریقہ

اس کیفیت میں، برقی کرنٹ تار کو گرم کرتا ہے۔ جب گرم تار کو مائع کے سیال میں رکھا جاتا ہے، گرمی تار سے مائع میں منتقل ہوتی ہے، جس کے باعث تار کی درجہ حرارت—اور اس کے نتیجے میں، اس کی مقاومت—تبدیل ہوجاتی ہے۔ یہ طریقہ تار کی درجہ حرارت کو گرمی کی نقصان کے باوجود مستقل رکھنے کے اصول پر کام کرتا ہے۔

ایک فیڈبیک مکانیک تار میں گذرانے والی برقی کرنٹ کو وقت کے ساتھ تناسب کرتا ہے تاکہ گرمی کی نقصان کو مقابلہ کیا جاسکے۔ تار کی ابتدائی درجہ حرارت کو بحال کرنے اور برقرار رکھنے کے لئے مطلوبہ کل کرنٹ مائع کی سیال کی شدت کے ساتھ مستقیماً منسلک ہوتا ہے: تیز رفتار سیال کی شرح کے لئے زیادہ کرنٹ کی ضرورت ہوتی ہے تاکہ زیادہ گرمی کی نقصان کو تعویض کیا جاسکے۔ یہ گیس یا مائع کی رفتار کی محتاط مقدار کرنے کی اجازت دیتا ہے کرنٹ کی تناسب کو سیال کی طبیعت کے ساتھ منسلک کرتے ہوئے۔

ہوٹ وائر اینمومیٹر کے ذریعے مائع کی سیال کی شدت کی مقدار

ہوٹ وائر اینمومیٹر میں برقی کرنٹ ایک نازک تار کو گرم کرتا ہے جو مائع کے سیال کے اندر رکھا جاتا ہے۔ ویٹسٹون بریج سرکٹ کا استعمال تار کی درجہ حرارت کی مقدار کرنے کے لئے کیا جاتا ہے اس کی برقی مقاومت کی نگرانی کرتے ہوئے، کیونکہ مقاومت درجہ حرارت کے ساتھ تبدیل ہوتی ہے۔

مستقل درجہ حرارت کا طریقہ (ایک عام کارکردگی کا طریقہ)، تار کی درجہ حرارت گرمی کی نقصان کے باوجود مقررہ سطح پر برقرار رکھی جاتی ہے۔ ایک فیڈبیک مکانیک گرمی کی نقصان کو مقابلہ کرنے کے لئے وقت کے ساتھ گرم کرنے کی کرنٹ کو تناسب کرتا ہے، بریج کو متعادل رکھنے کا ازالہ کرتا ہے۔ گرم کرنے کی کرنٹ کی مقدار جو اس مخصوص درجہ حرارت کو برقرار رکھنے کے لئے مطلوب ہوتی ہے مائع کی سیال کی شدت کے ساتھ مستقیماً منسلک ہوتی ہے، جو محتاط رفتار کی مقدار کرنے کی اجازت دیتی ہے۔

ایک معیاری ریزسٹر گرم کرنے والے تار کے سلسلے میں جڑا ہوتا ہے۔ تار کے ذریعے گذرانے والی کرنٹ کو ریزسٹر پر ولٹیج کی گراوٹ کی مقدار کرتے ہوئے یقینی بنایا جا سکتا ہے، جس کو ایک پوٹینشیومیٹر کے ذریعے یقینی طور پر مقدار کیا جاتا ہے۔

گرم کردہ تار سے گرمی کی نقصان کو نیچے دی گئی مساوات کے ذریعے مقدار کیا جا سکتا ہے:

جہاں:

• v = مائع کی سیال کی رفتار،

• ρ = مائع کی کثافت،

• a اور b = مائع کی ابعاد، جسمانی خصوصیات، اور تار پر منحصر ثابت۔

فرض کریں کہ I تار کے ذریعے گزرانے والی کرنٹ ہے اور R اس کی مقاومت ہے، مساوی کی حالت میں: 

اینسترومنٹ کی مقاومت اور درجہ حرارت کو مائع کی شدت کی مقدار کرنے کے لئے I کرنٹ کی مقدار کرتے ہوئے مستقل رکھا جاتا ہے۔

یہ سیٹ آپ مائع کی رفتار، گرمی کے منتقل ہونے، اور برقی مقاومت کے درمیان تعلق کا استعمال کرتا ہے تاکہ مختلف اطلاقیات میں محتاط، ڈائینامک سیال کی شدت کے معلومات فراہم کیے جاسکیں، لیبارٹری تحقیق سے صنعتی عمل کنٹرول تک۔

گرمی کے منتقل ہونے، برقی مقاومت، اور مائع کی طبیعت کے درمیان تعلق کا استعمال کرتے ہوئے، ہوٹ وائر اینمومیٹر علمی اور مہندسی کے شعبوں میں محتاط سیال کی طبیعت کے لئے بنیادی آلہ کے طور پر برقرار رہتا ہے۔