Sıcak Tel Anemometresi - 030090255 Emre Yılmazcan

Sıcak Tel Anemometresi

Sıcak tel anemometresi, sıvıların akış hızının ölçümünde kullanılır ve günümüzde bu alanda kullanımı en yaygın olan sensör tipidir. Sistem oldukça basit ve küçük boyutludur. İçinden elektrik akımı geçirilerek ısıtılan bir tel sıvının akış yönüne karşı konumlandırılır ve akış hızı belirlenir.

Çalışma Prensibi

Ölçüm sırasında telin taşınım yoluyla kaybettiği ısı enerjisi (Burada tel sıcaklığının akışkan sıcaklığından yüksek olmasına dikkat edilmelidir), akımın tel üzerinde oluşturduğu elektrik enerjisine eşitlenir. Bunun için,

i²R = hA(T_t – T_a)

bağıntısı yazılabilir.

i: Telden geçen akım şiddeti (A)

R: Tel direnci (Ω)

h: Tel va akışkan arasındaki ısı transfer katsayısı (J / m^{2 o}C)

A: Telin akışkanla temas eden yüzey alanı (m²)

T_t: Tel sıcaklığı

T_a: Akışkan sıcaklığı

Isı transfer katsayısı h, aynı zamanda 

h = C₀ + C₁ v^0.5

olarak yazılır. C_o ve C₁, kalibrasyon sırasında belirlenen sabit değerlerdir, dolayısıyla bu bağıntıdan akışkan hızı bulunur.

Tel Malzemesi ve Limitler

Anemometre teli tungsten, platin veya platin-iridyum alaşımından yapılır. Uzunluğu genellikle 1 mm’yi geçmez, çapı ise 4-10 µm arasındadır. Sıcak tel anemometresi ile 750^oC’lik sıcaklığa kadar çalışılabilir ve 0.1 m/s – 5m/s arasındaki akış hızları ölçülebilir. 

Çok Eksenli Akış Hızlarının Ölçümü

Akış hızının birdan fazla eksenli olması durumunda ihtiyaca göre 2 veya 3 sensörlü anemometreler de kullanılabilir. Çalışma prensipleri aynıdır, ancak çok eksenli ve daha hassas bir ölçüm sağlarlar.

Avantajlar:

-          Hassasiyeti yüksektir.

-          Frekans cevabı yüksektir.

-          Kullanımı kolaydır.

Dezavantajlar:

-          Telin akış çizgisine paralel olması gerekir (Çok eksenli anemometre kullanımıyla çözülebilir).

-          Akışkanın telin aşınmaması için temiz olması gerekir.

-          Titreşim ölçümde hataya sebep olur.

-          Maliyeti yüksektir.

Referanslar:

https://www.efunda.com/designstandards/sensors/hot_wires/hot_wires_intro.cfm

http://urrg.eng.usm.my/index.php?option=com_content&view=article&id=313:-hot-wire-anemometer-part-1-overview-&catid=31:articles&Itemid=70

http://www-g.eng.cam.ac.uk/whittle/current-research/hph/hot-wire/hot-wire.html

http://smesut.home.uludag.edu.tr/ders-notu-ve-duyurular.htm