$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Sıcak tel anemometresi, akış testleri sırasında sıvı hızını ölçmek için yaygın bir deneysel tekniktir. Hız, genellikle akışın karakterize edilmesi gereken önemli bir parametresidir. Ancak birçok akış özelliğinde olduğu gibi, deneyi etkilemeden ölçmek zordur. Türbülanslı akışların ölçümü ek bir karmaşıklık ekler, çünkü bu rejimde hız hızla dalgalanabilir. Sıcak telli anemometreler başarılı bir tanı koyucudur, çünkü ölçülen akış üzerindeki etkilerini en aza indirmek için çok küçük yapılabilirler. Ve akıştaki hızlı hız dalgalanmalarını çözmek için yeterince hızlı bir zaman tepkisine sahiptirler. Bu video, bir sıcak telli anemometrenin sabit sıcaklık konfigürasyonunda nasıl çalıştığını gösterecektir. Ve sonra bu cihazların akış deneylerinde kullanımlarına hazırlanırken nasıl kalibre edildiğini gösterin.
En basit haliyle, bir sıcak tel anemometresi, iki destek arasına asılan ve ilgilenilen akışa yerleştirilen kısa dirençli bir telden oluşur. Tel, elektriksel olarak ortamdaki sıvı sıcaklığının çok üzerinde bir sıcaklığa ısıtılır, böylece üretilen ısı, konvektif soğutmadan kaybedilen ısıya karşı koyar. Konvektif soğutma hızı sıvının hızına bağlı olduğundan, anemometreye giden elektrik gücü ile akış hızı arasında bir ilişki tanımlanabilir. Telin joule ısınması, tel direncinin ve elektrik akımının karesinin ürünüdür. Çoğu malzeme için, direnç sıcaklığa bağlıdır ve sabit alfa'nın tel malzeme tarafından belirtildiği doğrusal bir ilişkiyle iyi bir şekilde yaklaştırılır. Konvektif soğutma, Kral Yasası kullanılarak modellenebilir. Bu denklemde A ve B, kalibrasyon sırasında belirlenecek sabitlerdir. Ve N hızının üssü tipik olarak 0.45 civarındadır. Sabit durumda, ısıtma ve soğutma dengelidir. Ancak anlık giriş gücünü belirlemek, hem direncin hem de akımın aynı anda bilinmesine bağlıdır. Sabit Sıcaklık Anemometresi olarak bilinen bir strateji, yalnızca sıcaklığı ve dolayısıyla telin direncini sabit tutmak için yeterli akım sağlamaktır. Bu, köprü devresinin bir ayağı olarak hizmet veren sıcak tel ile bir Wheatstone Köprüsü kullanılarak gerçekleştirilir. Köprü, paralel olarak iki voltaj bölücü olarak düşünülebilir ve çıkışlarındaki fark, köprü voltajıdır. Bir ile R2 ve RW ile R3 oranları eşitse, köprü dengelenir ve köprü voltajı sıfırdır. Aksi takdirde, köprü voltajı yükseltilir ve bir geri besleme sinyali olarak kullanılır. Akım daha sonra sıcak telden akacak ve köprü dengeye gelene kadar onu ısıtacaktır. Sıcak telin temel sıcaklığı, kontrol direnci R1 ayarlanarak ayarlanabilir. Ohm Yasası, sıcak telden geçen akımı köprü voltajıyla ilişkilendirmek için kullanılabilir. Şimdi, W'miz sabit tutulduğundan, direnç terimleri kalibrasyon sabitlerine emilebilir. Ve hız, köprü voltajının bir fonksiyonu olarak belirtilir. Kalibrasyon sabitleri, anemometrenin bir referans akış sistemine yerleştirilmesiyle belirlenir. En küçük kareler regresyonu gerçekleştirilebilmesi için ölçümler bilinen birkaç akış hızında alınmalıdır. Serbest jetin vena kontraktası yararlı bir referans akışıdır, çünkü ortalama hız, sıvı yoğunluğu ve basınç farkı ile iyi karakterize edilir. Artık sıcak telli anemometrenin nasıl çalıştığını anladığınıza göre, cihazın serbest bir jetin vena kontraktasını kullanarak deneysel olarak nasıl kalibre edilebileceğini görelim.
Kuruluma başlamadan önce, tesisin yerleşimi ve güvenlik prosedürleri hakkında bilgi edinin. Akış sistemi, bir santrifüj fan tarafından basınçlandırılan bir plenumdan oluşur. Plenumun yan tarafındaki yarıktan serbest bir jet oluşur ve üstteki yığın, kısıtlayıcı orifis plakaları değiştirilerek plenum basıncının ayarlanmasına izin verir. Şimdi veri toplama sistemini metindeki şemada gösterildiği gibi kurun. Plenum basınç tırnağını basınç dönüştürücüsünün pozitif portuna bağlayın ve negatif portu atmosfere açık bırakın. Veri toplama sistemindeki sıfır kanalını anemometrenin köprü voltajına ayarlayın ve birinci kanalı basınç dönüştürücüsüne ayarlayın. Veri toplama yazılımında, sıcak tel kanalını sıfıra ve basınç dönüştürücü kanalını bire ayarlayın. Son olarak, N sabitini 0,45'e ve örnekleme hızını 100 Hertz'e ve toplam örnekleri 1000'e ayarlayın. Veri toplama sisteminin sonuçları saniyede metre cinsinden raporlaması için dönüştürücü kalibrasyon sabitindeki yerel hava yoğunluğu değerlerini uygun alanlara girin. Yarık genişliğini 19.05 milimetre veya bir inçin dörtte üçüne ayarlamak için kalibre edilmiş bir aralık kullanın. Daha sonra sıcak tel anemometresini, açıklıktan yarık genişliğinin 1,5 katı mesafede olan vena kontrakta konumuna akışa sabitleyin. Osiloskop üzerindeki sinyal minimum dalgalanmalar gösterene kadar probu çapraz akış yönünde geçerek anemometreyi ve jetin orta düzlemini bulun. Şimdi maksimum jet hızını oluşturmak için yığını tamamen örtün ve ardından akış tesisini açın. Bir veri noktasını kaydetmek için yazılımı kullanın. Ölçüm tamamlandıktan sonra, delik plakasını en küçük açıklığa sahip olanla değiştirin. Yeni orifis plakası ile bir ölçüm daha yapın. Yığın tamamen sınırsız olan biri de dahil olmak üzere en az altı veri noktası toplayana kadar orifis plakalarını değiştirmeye ve ölçüm yapmaya devam edin. Kalibrasyon sabitlerini veri toplama yazılımından kurtarın.
Veri toplamayı bitirdikten sonra, bir dizi farklı akış hızına karşılık gelen köprü devrelerinden voltaj ölçümlerine sahip olacaksınız. 0.45 gücüne yükseltilmiş hızın bir fonksiyonu olarak voltajın karesini çizin. Ve sonra verilere en küçük kareler doğrusal sığdırma gerçekleştirin. Uyumdan kaynaklanan eğim ve kesişme, bu sıcak telli anemometre için kalibrasyon sabitleridir. Artık anemometre kalibre edildiğine göre, bilinmeyen bir hızı ölçmek için farklı bir akış kurulumunda kullanılabilir.
Sıcak telli anemometreler, bilimsel akış deneylerinde sıklıkla kullanılmaktadır. Sıcak tel anemometresi, rüzgar tünellerinde sınır tabakası akışlarını incelemek için yaygın olarak kullanılmaktadır. Sınır katmanları, diğerlerinin yanı sıra aerodinamik tasarım, deniz mühendisliği ve güç üretimi gibi teknolojik uygulamalarla ilgileri nedeniyle akışkanlar mekaniğindeki en eski araştırma konularından biridir. Tüm bu alanların zararına, sınır tabakasını içeren birçok etki hala yeni başlayanlar tarafından anlaşılmaktadır. Son derece düzensiz pürüzlülük, yoğunluk ve viskozite gradyanları ve sıkıştırılabilirlik bunlardan birkaçıdır. Bunu akılda tutarak, yukarıda belirtilen uygulamalarla ilgili sınır tabakası akışlarını değerlendirmek için laboratuvar ortamlarında sıcak tel anemometresi kullanılır. Mevcut deneyde gösterilene benzer stratejiler kullanmak. Endüstriyel havalandırma sistemleri, endüstriyel ortamlarda dumanları, partikülleri, aerosolleri, yanma ürünlerini veya diğer kirleticileri kontrol etmek için kullanılır. Genellikle, her kirletici farklı bir oranda üretilecektir. Bu nedenle, boşaltma sistemi, onları verimli bir şekilde ortadan kaldırmak için her kirletici için farklı bir akış hızına ihtiyaç duyacaktır. Bu prosedür tipik olarak bir sıcak tel anemometresi yardımıyla gerçekleştirilir. Burada mühendis, anemometrenin okumasını önceden tahmin edilen bir hız değeriyle eşleştirmeye çalışarak her satırda bir damperin konumunu ayarlar.
Jove'un sıcak tel anemometresi ile tanışmasını az önce izlediniz. Artık sabit sıcaklıklı bir anemometrenin nasıl çalıştığını ve bu cihazı akış deneylerinde kullanılmak üzere nasıl kalibre edeceğinizi anlamalısınız. İzlediğiniz için teşekkürler.
) bağlayın. 
; denklem (7) gereğince. 
ile 0,45 arasındaki sabitin değerini seçin. 