Das Prinzip wärmeempfindlicher Sonden für Anemometer
Das Grundprinzip eines Anemometers besteht darin, einen dünnen Metalldraht in eine Flüssigkeit zu legen und den Draht mit elektrischem Strom zu erhitzen, um seine Temperatur über die Temperatur der Flüssigkeit zu bringen. Daher wird das Metalldraht-Anemometer als „Heißdraht“ bezeichnet. Wenn die Flüssigkeit in vertikaler Richtung durch den Metalldraht fließt, entzieht sie dem Draht einen Teil der Wärme, wodurch die Temperatur des Drahts sinkt. Aus der Theorie des erzwungenen Konvektionswärmeaustauschs lässt sich ableiten, dass ein Zusammenhang zwischen der vom Hitzdraht abgeführten Wärme Q und der Geschwindigkeit v des Fluids besteht. Eine Standard-Hitzdrahtsonde besteht aus zwei Halterungen, die mit einem kurzen und dünnen Metalldraht gespannt sind. Metalldrähte bestehen üblicherweise aus Metallen mit hohem Schmelzpunkt und guter Duktilität, wie etwa Platin, Rhodium und Wolfram. Der üblicherweise verwendete Drahtdurchmesser beträgt 5 μm. 2 mm lang; Der kleine Sondendurchmesser beträgt nur 1 μm. Die Länge beträgt 0,2 mm.
Je nach Verwendungszweck kann die Heißdrahtsonde auch als Doppeldraht, Dreifachdraht, Schrägdraht, V-förmig, X-förmig usw. hergestellt werden. Um die Festigkeit zu erhöhen, wird manchmal Metallfolie anstelle von Metalldraht verwendet Normalerweise wird ein dünner Metallfilm auf ein wärmeisoliertes Substrat gesprüht, eine sogenannte Heißfilmsonde, wie in Abbildung 2.2 dargestellt. Die Hitzdrahtsonde muss vor der Verwendung kalibriert werden. Die statische Kalibrierung wird in einem speziellen Standard-Windkanal durchgeführt, wobei die Beziehung zwischen Strömungsgeschwindigkeit und Ausgangsspannung gemessen und eine Standardkurve erstellt wird; Die dynamische Kalibrierung erfolgt in einem bekannten pulsierenden Strömungsfeld oder durch Hinzufügen eines pulsierenden elektrischen Signals zum Heizkreis des Anemometers, um den Frequenzgang des Hitzdrahtanemometers zu überprüfen. Bei schlechtem Frequenzgang kann dieser durch entsprechende Kompensationsschaltungen verbessert werden.
Der Messbereich der Strömungsgeschwindigkeit von {{0}} bis 100 m/s kann in drei Abschnitte unterteilt werden: niedrige Geschwindigkeit: 0 bis 5 m/s; Mittlere Geschwindigkeit: 5 bis 40 m/s; Hohe Geschwindigkeit: 40 bis 100 m/s. Die wärmeempfindliche Sonde des Anemometers wird für Messungen von 0 bis 5 m/s verwendet; Die Rotationssonde des Anemometers eignet sich ideal zur Messung von Strömungsgeschwindigkeiten im Bereich von 5 bis 40 m/s; Durch den Einsatz eines Staurohrs können Ergebnisse im Hochgeschwindigkeitsbereich erzielt werden. Ein weiterer Maßstab für die richtige Auswahl der Durchflusssonde eines Anemometers ist die Temperatur, die typischerweise vom Thermosensor des Anemometers bei Temperaturen von etwa plus -70C verwendet wird. Die Rotorsonde des speziell entwickelten Anemometers kann 350 °C erreichen. Staurohre werden bei Temperaturen über plus 350 °C eingesetzt.
Wärmeempfindliche Sonde eines Anemometers
Das Funktionsprinzip der wärmeempfindlichen Sonde des Anemometers basiert darauf, dass der kalte Luftstrom die Wärme vom Thermoelement abführt. Mit Hilfe eines Regelschalters wird die Temperatur konstant gehalten und der Regelstrom ist proportional zur Durchflussmenge. Beim Einsatz einer wärmeempfindlichen Sonde in Turbulenzen trifft der Luftstrom aus allen Richtungen gleichzeitig auf das Thermoelement, was die Genauigkeit der Messergebnisse beeinträchtigen kann. Bei Messungen in Turbulenzen ist der Messwert des Strömungsgeschwindigkeitssensors des thermischen Anemometers oft höher als der der Rotationssonde. Die oben genannten Phänomene können bei der Rohrleitungsmessung beobachtet werden. Je nach Auslegung der Pipeline können Turbulenzen bereits bei niedrigen Geschwindigkeiten auftreten. Daher sollte die Anemometermessung am geraden Abschnitt der Rohrleitung durchgeführt werden. Der Startpunkt des geraden Abschnitts sollte mindestens zehnmal vor dem Messpunkt × D (D=Rohrleitungsdurchmesser, in cm) liegen; Der Endpunkt sollte mindestens 4 nach dem Messpunkt × Ort D liegen. Der Flüssigkeitsquerschnitt darf keine Hindernisse aufweisen. (Kanten, Überhänge, Objekte usw.)
