Trzy powszechnie stosowane anemometry i ich rozwiązania
1. Anemometr termiczny
Przyrząd do pomiaru prędkości, który przekształca sygnały prędkości przepływu na sygnały elektryczne i może również mierzyć temperaturę lub gęstość płynu. Zasadą jest umieszczenie cienkiego metalowego drutu (zwanego gorącym drutem), który jest podgrzewany energią elektryczną w strumieniu powietrza. Rozpraszanie ciepła gorącego drutu w strumieniu powietrza jest powiązane z natężeniem przepływu, a rozpraszanie ciepła powoduje zmianę temperatury gorącego drutu i zmianę rezystancji. Sygnał natężenia przepływu jest następnie przekształcany na sygnał elektryczny. Posiada dwa tryby pracy: ① prąd stały. Prąd płynący przez gorący drut pozostaje stały, a gdy zmienia się temperatura, zmienia się rezystancja gorącego drutu, co powoduje zmianę napięcia na obu końcach, mierząc w ten sposób natężenie przepływu. ② Typ o stałej temperaturze. Temperatura gorącej linii pozostaje stała, na przykład 150 stopni, a natężenie przepływu można zmierzyć na podstawie wymaganego przyłożonego prądu. Typ stałotemperaturowy jest szerzej stosowany niż typ stałoprądowy.
Długość gorącego drutu zazwyczaj mieści się w zakresie 0,5-2 milimetrów, a średnica mieści się w zakresie 1–10 mikrometrów. Stosowanym materiałem jest stop platyny, wolframu lub platyny i rodu. Jeśli zamiast metalowego drutu stosuje się bardzo cienką (o grubości poniżej 0,1 mikrona) metalową folię, nazywa się to anemometrem z gorącą warstwą, który działa podobnie do gorącego drutu, ale jest głównie używany do pomiaru prędkości przepływu cieczy. Oprócz zwykłego typu pojedynczej linii, linia interwencyjna może być również kombinacją linii podwójnej lub potrójnej, używanej do pomiaru składowych prędkości w różnych kierunkach. Sygnał elektryczny wychodzący z infolinii, po wzmocnieniu, kompensacji i digitalizacji, można wprowadzić do komputera w celu poprawy dokładności pomiaru, automatycznego zakończenia procesu przetwarzania danych, rozszerzenia funkcji pomiaru prędkości i jednoczesnego pomiaru wartości chwilowych i średnich, prędkości połączonych i częściowych, intensywności turbulencji i innych parametrów turbulencji. W porównaniu z rurkami Pitota, anemometr z gorącym drutem ma mniejszą objętość sondy i mniejszą interferencję z polem przepływu; Szybka reakcja, możliwość pomiaru nieustalonej prędkości przepływu; Ma tę zaletę, że może mierzyć bardzo małe prędkości (na przykład tak niskie, jak 0,3 metra na sekundę).
W przypadku stosowania sondy termoczułej w warunkach turbulencji przepływ powietrza ze wszystkich kierunków jednocześnie oddziałuje na element termiczny, co może mieć wpływ na dokładność wyników pomiaru. Podczas pomiaru w turbulencji odczyt czujnika przepływu anemometru termicznego jest często wyższy niż odczyt sondy obrotowej. Powyższe zjawisko można zaobserwować podczas pomiaru rurociągu. Według różnych projektów zarządzania przepływem turbulentnym w rurociągach może on występować nawet przy małych prędkościach. Dlatego też proces pomiaru anemometrem należy prowadzić na prostym odcinku rurociągu. Punkt początkowy odcinka prostego powinien znajdować się co najmniej 10 × D (D=średnica rury w CM) poza punktem pomiarowym; Punkt końcowy powinien znajdować się co najmniej 4 × D za punktem pomiarowym. W przekroju płynu-nie mogą znajdować się żadne przeszkody (krawędzie, nawisy, przedmioty itp.).
2. Anemometr wirnikowy
Zasada działania sondy wirnikowej anemometru opiera się na przetwarzaniu obrotu na sygnały elektryczne. Najpierw przechodzi przez głowicę czujnika zbliżeniowego, aby „policzyć” obroty wirnika i wygenerować serię impulsów. Następnie jest on konwertowany i przetwarzany przez detektor w celu uzyskania wartości prędkości. Sonda anemometru o dużej-średnicy (60 mm, 100 mm) nadaje się do pomiaru przepływu turbulentnego o średnich i niskich prędkościach (np. na wylotach rurociągów). Sonda anemometru o małej-średnicy jest bardziej odpowiednia do pomiaru przepływu powietrza w rurociągach o polu przekroju poprzecznego-większym niż 100-krotność średnicy sondy.
3. Anemometr z rurką Pitota
Wynaleziony przez francuskiego fizyka H. Pito w XVIII wieku. Prosta rurka Pitota ma cienką metalową rurkę z małym otworem na końcu, służącą jako rurka prowadząca ciśnienie, która mierzy całkowite ciśnienie płynu w kierunku wiązki przepływu; Kolejna rura ciśnieniowa jest wyprowadzona z głównej ściany rurociągu w pobliżu przedniej części metalowej cienkiej rurki w celu pomiaru ciśnienia statycznego. Manometr różnicowy jest podłączony do dwóch rur ciśnieniowych, a mierzone ciśnienie jest ciśnieniem dynamicznym. Zgodnie z twierdzeniem Bernoulliego ciśnienie dynamiczne jest proporcjonalne do kwadratu prędkości przepływu. Dlatego prędkość przepływu płynu można mierzyć za pomocą rurki Pitota. Po udoskonaleniach konstrukcyjnych staje się kombinowaną rurką Pitota, czyli rurką ciśnienia statycznego Pitota. Jest to rura dwuwarstwowa wygięta pod kątem prostym. Tuleja zewnętrzna i tuleja wewnętrzna są uszczelnione, a wokół tulei zewnętrznej znajduje się kilka małych otworów. Podczas pomiaru włóż tę tuleję w środek mierzonego rurociągu. Ujście osłony wewnętrznej jest zwrócone w kierunku wiązki przepływu, a otwory małych otworów wokół osłony zewnętrznej są prostopadłe do kierunku wiązki przepływu. W tym momencie można zmierzyć różnicę ciśnień pomiędzy obudową wewnętrzną i zewnętrzną, aby obliczyć prędkość przepływu płynu w tym punkcie. Rurki Pitota są powszechnie stosowane do pomiaru prędkości płynów w rurociągach i tunelach aerodynamicznych, a także w rzekach. Jeśli prędkość przepływu każdej sekcji jest mierzona zgodnie z przepisami, można ją zintegrować w celu pomiaru natężenia przepływu płynu w rurociągu. Ale gdy płyn zawiera niewielką ilość cząstek, może zablokować otwór pomiarowy, dlatego nadaje się tylko do pomiaru natężenia przepływu płynów nie zawierających cząstek. Zatem rurki Pitota można również wykorzystać do pomiaru prędkości wiatru i natężenia przepływu, co jest zasadą działania anemometrów z rurką Pitota.
