Анемометри з гарячим дротом — це тип анемометрів, які використовують принцип зміни теплових властивостей дроту при зміні швидкості потоку повітря. Вони є одними з найточніших і найшвидших інструментів для вимірювання швидкості повітря, зокрема в аеродинамічних дослідженнях і вивченнях турбулентних потоків.

Принцип роботи анемометра з гарячим дротом:

Анемометр з гарячим дротом складається з тонкого дроту (зазвичай з платини або вольфраму), який підігрівається до високої температури. Коли потік повітря проходить через дріт, він охолоджує його, і для компенсації цього охолодження система збільшує потужність, яку подає на дріт для підтримки постійної температури. Зміна потужності, що потрібна для підтримки температури, пропорційна швидкості повітря, що проходить через дріт.

Основні етапи роботи:

1. Нагрівання дроту: Дріт розігрівається за допомогою подачі постійного струму, що робить його температурою вищою за температуру навколишнього середовища.
2. Охолодження дроту: Коли потік повітря проходить через дріт, він охолоджує його. Це охолодження залежить від швидкості потоку повітря — чим швидший потік, тим більше охолоджується дріт.
3. Регулювання температури: Щоб дріт залишався на постійній температурі, система автоматично регулює подачу струму (енергії). Чим швидший потік повітря, тим більше енергії потрібно для підтримки температури.
4. Вимірювання потужності: Потужність, що подається на дріт для підтримки його температури, вимірюється і використовується для обчислення швидкості потоку.

Формула для розрахунку швидкості:

Швидкість потоку v можна розрахувати за допомогою відомої залежності від зміни температури дроту:

v = k * (P / T)

де:

• v — швидкість потоку (м/с),
• k — коефіцієнт, який залежить від матеріалу дроту і його геометрії,
• P — потужність, подана на дріт (Вт),
• T — температура дроту (К).

Переваги анемометрів з гарячим дротом:

1. Висока точність: Анемометри з гарячим дротом дозволяють вимірювати швидкість повітря з високою точністю, особливо на малих швидкостях.
2. Швидка реакція: Ці прилади мають дуже швидку реакцію на зміни швидкості потоку, що робить їх корисними для вимірювання турбулентних потоків.
3. Малий розмір: Анемометри з гарячим дротом зазвичай мають компактні розміри і можуть бути використані в обмежених просторах або для вимірювання на мікроскопічних рівнях.

Недоліки:

1. Чутливість до забруднень: Якщо дріт забруднений, його теплообмін буде порушено, що може призвести до помилок у вимірюваннях.
2. Температурні коливання: Зміни температури навколишнього середовища можуть вплинути на точність вимірів, тому анемометр потребує коригування або компенсації.
3. Не підходить для великих швидкостей: Анемометри з гарячим дротом не підходять для вимірювань при надзвичайно великих швидкостях, оскільки може виникати перегрів дроту.

Використання:

Анемометри з гарячим дротом використовуються у таких сферах:

• Аеродинамічні дослідження: Для вимірювання швидкості потоку повітря навколо об’єктів, таких як літаки, автомобілі та інші аеродинамічні структури.
• Турбулентні потоки: Для вимірювання швидкості в турбулентних потоках, де інші типи анемометрів можуть не бути настільки точними.
• Лабораторні дослідження: Вивчення мікроскопічних потоків повітря в лабораторних умовах.

Завдяки своїй точності та чутливості, анемометри з гарячим дротом є важливими інструментами для досліджень, де потрібні точні вимірювання швидкості потоку повітря.