Drei häufig verwendete Anemometer und ihre Lösungen
1. Thermisches Anemometer
Ein Geschwindigkeitsmessgerät, das Strömungsgeschwindigkeitssignale in elektrische Signale umwandelt und auch die Temperatur oder Dichte von Flüssigkeiten messen kann. Das Prinzip besteht darin, einen dünnen Metalldraht (einen sogenannten Heißdraht) zu platzieren, der durch Elektrizität im Luftstrom erhitzt wird. Die Wärmeableitung des Hitzdrahtes im Luftstrom hängt von der Strömungsgeschwindigkeit ab und die Wärmeableitung führt zu einer Temperaturänderung des Hitzdrahtes und einer Widerstandsänderung. Das Durchflusssignal wird dann in ein elektrisches Signal umgewandelt. Es verfügt über zwei Arbeitsmodi: ① Konstantstrom. Der Strom durch den Hitzdraht bleibt konstant, und wenn sich die Temperatur ändert, ändert sich der Widerstand des Hitzdrahtes, was zu einer Spannungsänderung an beiden Enden führt und somit die Durchflussrate misst. ② Typ mit konstanter Temperatur. Die Temperatur der Hotline bleibt konstant, beispielsweise bei 150 Grad, und die Durchflussrate kann anhand des erforderlichen angelegten Stroms gemessen werden. Der Konstanttemperaturtyp wird häufiger verwendet als der Konstantstromtyp.
Die Länge des Heißdrahtes liegt im Allgemeinen im Bereich von 0,5-2 Millimetern und der Durchmesser im Bereich von 1–10 Mikrometern. Das verwendete Material ist Platin, Wolfram oder eine Platin-Rhodium-Legierung. Wenn anstelle eines Metalldrahts ein sehr dünner (weniger als 0,1 Mikrometer dicker) Metallfilm verwendet wird, spricht man von einem Heißfilmanemometer, das ähnlich wie ein Heißdraht funktioniert, aber hauptsächlich zur Messung der Strömungsgeschwindigkeit von Flüssigkeiten verwendet wird. Zusätzlich zum gewöhnlichen Einzellinientyp kann die Hotline auch eine Kombination aus Doppellinien- oder Dreifachlinientyp sein und zur Messung von Geschwindigkeitskomponenten in verschiedenen Richtungen verwendet werden. Das von der Hotline ausgegebene elektrische Signal kann nach Verstärkung, Kompensation und Digitalisierung in den Computer eingegeben werden, um die Messgenauigkeit zu verbessern, den Datennachbearbeitungsprozess automatisch abzuschließen, die Geschwindigkeitsmessfunktion zu erweitern und gleichzeitig Momentan- und Mittelwerte, kombinierte und Teilgeschwindigkeiten, Turbulenzintensität und andere Turbulenzparameter zu messen. Im Vergleich zu Staurohren hat das Hitzdrahtanemometer ein kleineres Sondenvolumen und weniger Störungen im Strömungsfeld; Schnelle Reaktion, in der Lage, instationäre Strömungsgeschwindigkeiten zu messen; Es hat den Vorteil, dass sehr niedrige Geschwindigkeiten gemessen werden können (z. B. nur 0,3 Meter pro Sekunde).
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 thermischen Anemometer-Durchflusssensors oft höher als der der Rotationssonde. Das obige Phänomen kann bei der Rohrleitungsmessung beobachtet werden. Je nach Auslegung der turbulenten Strömung in Rohrleitungen kann diese auch bei niedrigen Geschwindigkeiten auftreten. Daher sollte die Anemometermessung im geraden Abschnitt der Rohrleitung durchgeführt werden. Der Startpunkt des geraden Abschnitts sollte mindestens 10 × D (D=Rohrdurchmesser, in CM) außerhalb des Messpunkts liegen; Der Endpunkt sollte mindestens 4 × D hinter dem Messpunkt liegen. Der Flüssigkeitsquerschnitt darf keine Hindernisse (Kanten, Überstände, Gegenstände usw.) aufweisen.
2. Flügelradanemometer
Das Funktionsprinzip der Flügelradsonde eines Anemometers basiert auf der Umwandlung von Rotation in elektrische Signale. Zunächst durchläuft es einen Näherungssensorkopf, um die Drehung des Laufrads zu „zählen“ und eine Impulsreihe zu erzeugen. Anschließend wird es von einem Detektor umgewandelt und verarbeitet, um den Geschwindigkeitswert zu erhalten. Die Sonde mit großem -Durchmesser (60 mm, 100 mm) des Anemometers eignet sich zur Messung turbulenter Strömungen mit mittleren bis niedrigen Geschwindigkeiten (z. B. an Pipeline-Ausgängen). Die Sonde mit kleinem Durchmesser eines Anemometers eignet sich besser zur Messung des Luftstroms in Rohrleitungen mit einer Querschnittsfläche von mehr als dem Hundertfachen der Sonde.
3. Staurohranemometer
Im 18. Jahrhundert vom französischen Physiker H. Pito erfunden. Ein einfaches Staurohr besteht aus einem dünnen Metallrohr mit einem kleinen Loch am Ende als Druckleitrohr, das den Gesamtdruck der Flüssigkeit in Richtung des Strömungsstrahls misst. Ein weiteres Druckrohr wird aus der Hauptrohrleitungswand nahe der Vorderseite des dünnen Metallrohrs herausgeführt, um den statischen Druck zu messen. Das Differenzdruckmessgerät ist an zwei Druckleitungen angeschlossen und der gemessene Druck ist der Staudruck. Nach dem Satz von Bernoulli ist der dynamische Druck proportional zum Quadrat der Strömungsgeschwindigkeit. Daher kann die Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit mithilfe eines Staurohrs gemessen werden. Nach strukturellen Verbesserungen wird es zu einem kombinierten Staurohr, nämlich dem statischen Staudruckrohr. Es handelt sich um ein doppellagiges, rechtwinklig gebogenes Rohr. Die Außenhülle und die Innenhülle sind versiegelt und um die Außenhülle herum befinden sich mehrere kleine Löcher. Führen Sie diese Hülse beim Messen in die Mitte der gemessenen Rohrleitung ein. Die Mündung des Innengehäuses zeigt in Richtung des Strömungsstrahls, und die Öffnungen der kleinen Löcher um das Außengehäuse verlaufen senkrecht zur Richtung des Strömungsstrahls. An diesem Punkt kann der Druckunterschied zwischen Innen- und Außengehäuse gemessen werden, um die Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit an diesem Punkt zu berechnen. Staurohre werden üblicherweise zur Messung der Geschwindigkeit von Flüssigkeiten in Pipelines und Windkanälen sowie in Flüssen verwendet. Wenn die Strömungsgeschwindigkeit jedes Abschnitts gemäß den Vorschriften gemessen wird, kann sie integriert werden, um die Durchflussrate der Flüssigkeit in der Rohrleitung zu messen. Wenn die Flüssigkeit jedoch eine geringe Menge an Partikeln enthält, kann es sein, dass das Messloch blockiert wird. Daher eignet es sich nur zur Messung der Durchflussrate von Flüssigkeiten, die keine Partikel enthalten. So können Staurohre auch zur Messung von Windgeschwindigkeit und Strömungsgeschwindigkeit eingesetzt werden, was das Prinzip von Staurohranemometern darstellt.
