Czy wiesz do czego służą anemometry?
Podstawową zasadą działania anemometru jest umieszczenie cienkiego metalowego drutu w cieczy i podgrzanie drutu prądem elektrycznym, aby jego temperatura była wyższa niż temperatura cieczy. Dlatego anemometr z drutu metalowego nazywany jest „gorącym drutem”. Gdy płyn przepływa przez metalowy drut w kierunku pionowym, odbiera część ciepła z drutu, powodując spadek temperatury drutu.
Zadaniem anemometru jest:
1. Zmierz średnią prędkość i kierunek przepływu.
2. Zmierz prędkość pulsacyjną napływającego przepływu i jej widmo.
3. Zmierz naprężenie Reynoldsa w turbulencji oraz korelację prędkości i czasu między dwoma punktami.
4. Zmierz naprężenie ścinające ściany (zwykle za pomocą sondy z gorącą folią umieszczonej równo ze ścianą, podobnie jak w przypadku pomiaru prędkości gorącego drutu).
5. Zmierzyć temperaturę płynu (poprzez wcześniejszy pomiar krzywej zmiany rezystancji sondy wraz z temperaturą płynu, a następnie określenie temperatury na podstawie zmierzonej rezystancji sondy).
Wprowadzenie do klasyfikacji anemometrów
1. Anemometr kubkowy
Jest to najpopularniejszy typ anemometru. Anemometr obrotowy został po raz pierwszy wynaleziony przez Robinsona w Anglii i miał wówczas cztery kubki, a później został zmieniony na trzy kubki. Trzy paraboliczne lub półkuliste puste miseczki zamocowane na ramie w sposób wzajemnie uzupełniający się są ustawione po jednej stronie, a cała rama wraz z czaszą powietrzną osadzona jest na swobodnie obracającej się osi. Pod wpływem wiatru czasza wiatrowa obraca się wokół własnej osi, a jej prędkość jest proporcjonalna do prędkości wiatru. Prędkość można rejestrować za pomocą styków elektrycznych, generatorów pomiaru prędkości lub liczników fotoelektrycznych.
2. Anemometr śmigłowy
Jest to anemometr z zespołem trzech lub czterech śmigieł łopatkowych obracających się wokół osi poziomej. Śmigło montuje się z przodu wiatrowskazu tak, aby jego płaszczyzna obrotu była zawsze zwrócona w kierunku prędkości napływającego wiatru, a jego prędkość była proporcjonalna do prędkości wiatru.
3. Anemometr z gorącym drutem
Metalowy drut nagrzany prądem elektrycznym jest rozpraszany przez przepływające powietrze. Szybkość rozpraszania ciepła jest liniowo powiązana z pierwiastkiem kwadratowym prędkości wiatru, a następnie linearyzowana za pomocą obwodu elektronicznego (w celu łatwej kalibracji i odczytu) w celu utworzenia anemometru z gorącym drutem. Istnieją dwa rodzaje pomiaru prędkości wiatru z gorącym drutem: ogrzewanie boczne i ogrzewanie bezpośrednie. Gorący drut grzejny boczny wykonany jest najczęściej z drutu z miedzi manganowej, którego współczynnik temperaturowy rezystancji jest bliski zeru. Wyposażony jest także w element mierzący temperaturę na swojej powierzchni. Gorące druty do bezpośredniego ogrzewania to głównie druty platynowe, które mogą bezpośrednio mierzyć temperaturę samego gorącego drutu podczas pomiaru prędkości wiatru. Anemometry termoelektryczne charakteryzują się dużą czułością przy małych prędkościach wiatru i nadają się do pomiaru małych prędkości wiatru. Jego stała czasowa wynosi zaledwie kilka procent sekundy, co czyni go ważnym narzędziem do pomiarów turbulencji atmosferycznych i meteorologicznych w rolnictwie.
