Dans tous les domaines de la météorologie, la quantité précise de vitesse moyenne du vent ainsi que les variations turbulentes est une caractéristique importante & la zone de mesure de la turbulence est l’une des principales inquiétudes de la micrométéorologie. Les vitesses du vent moyen peuvent être suffisamment mesurées avec différents dispositifs anémométriques comme une roue ascendante ainsi que des anémomètres à palettes jusqu’à ce que le vent moyen reste raisonnablement stable. Ainsi, en raison de la forte inertie & temps de réponse lent de ces dispositifs, les fluctuations sont complexes à déterminer. Les deux capteurs non mécaniques qui sont actuellement dans un état d’amélioration plus élevé sont tout à fait capables de mesurer les fluctuations turbulentes à savoir l’anémomètre sonique & l’anémomètre à fil chaud. Ces deux instruments permettent d’identifier une gamme de variations de température & de diamètres de foucault. Ces instruments sont donc adaptables pour la mesure de grandeurs telles que le spectre de turbulence et les flux verticaux de chaleur. Cet article présente un aperçu de l’anémomètre à fil chaud.
Qu’est-ce qu’un Anémomètre à fil chaud?
Un anémomètre à fil chaud est un type d’instrument, utilisé pour mesurer la direction ainsi que la vitesse du fluide. Cette mesure peut donc être effectuée en mesurant la perte de chaleur à l’intérieur du fil qui se trouve dans le flux de fluide. Ces dispositifs utilisent un fil mince et il est chauffé électriquement à une température approximativement supérieure à la plage de température ambiante.
Ce fil se refroidit une fois que l’air y circule car la résistance du métal dépend principalement de la température. Ainsi, une relation peut être formée entre la résistance du fil ainsi que la vitesse de l’écoulement du liquide. Dans de nombreuses situations, ils ne seront pas utilisés pour la mesure d’une direction du vent, simplement lorsqu’ils sont inclus avec une girouette. L’utilisation de l’anémomètre à fil chaud permet principalement une vitesse d’écoulement rapide qui doit être calculée à partir des dimensions de la tension électrique. La partie essentielle de cet anémomètre est son fil fin. Lorsqu’il est forcé, le flux de chaleur provient du fil mince pour traverser le fil.
Principe de fonctionnement
Le principe de fonctionnement de base de l’anémomètre à fil chaud est qu’une fois qu’un fil chauffé électriquement est placé dans le flux du flux gazeux, la chaleur passe ensuite du fil mince au gaz de sorte que les niveaux de température du fil peuvent être réduits. Pour cette raison, la valeur de résistance du fil peut également être modifiée. Ce changement dans la résistance du fil nous permet donc de mesurer le débit de liquide.
Construction de l’anémomètre à fil chaud
L’anémomètre à fil chaud peut être conçu avec deux parties essentielles à savoir le pont de pierre de blé ainsi que le fil conducteur. Dans cette construction, un fil conducteur est situé dans le matériau céramique. Les fils qui proviennent du matériau céramique peuvent être connectés vers le pont de Wheatstone afin qu’il mesure les changements dans la valeur de résistance.
Le fonctionnement de l’anémomètre à fil chaud peut être effectué en utilisant deux méthodes à savoir le courant constant ainsi que la température constante.
Méthode à courant constant
Dans la méthode à courant constant, la disposition d’un anémomètre à fil chaud peut être effectuée dans le flux de fluide partout où le débit de vitesse du liquide peut être mesuré. Ainsi, un niveau de courant de magnitude constante peut être fourni à partir du fil. En outre, le pont de pierre de blé peut être maintenu à un niveau de tension fixe.
Une fois le fil disposé dans le flux de liquide, la chaleur peut être transférée du fil au liquide car il existe une relation entre la chaleur et la résistance d’un fil. Une fois la valeur de chaleur réduite, la résistance du fil peut également être réduite. En outre, le pont de pierre de blé mesure le changement dans la valeur de résistance qui est égale à la vitesse de l’écoulement du liquide.
Méthode à température constante
Dans la méthode à température constante, lorsque le courant électrique passe par le fil, il se réchauffe. La disposition d’un anémomètre à fil chaud peut se faire dans l’écoulement du fluide partout où la vitesse de l’écoulement du fluide peut être mesurée. Une fois que le fil est disposé dans le flux de liquide, la chaleur peut être transférée vers le fluide à partir du fil.
Ici, la valeur de température du fil peut également être modifiée et son fonctionnement peut également se faire sur le principe où le niveau de température du fil persiste à être stable. Tout le courant nécessaire pour amener le fil à l’état de démarrage est comparable à l’écoulement de la vitesse du gaz.
Dans ces deux méthodes opératoires, il est nécessaire de calculer ainsi que de modifier la plage constante du temps pour l’anémomètre car; celle-ci est dérivée des conditions thermodynamiques pouvant être présentes au niveau du fil.
Le changement est assez difficile à travailler dans les actions supersoniques, alors que dans la technique subsonique, les signaux de test sont presque certainement exécutés, ce qui comprend soit des ondes sinusoïdales, soit des ondes carrées alimentées comme une entrée pour que le circuit développe un échauffement de fil déséquilibré. Alternativement, ce type de chauffage n’est pas lié au commutateur de transmission de chaleur déséquilibré dans le flux & en particulier pour une large gamme de propriétés fréquentielles, cette analyse semble incertaine.
Mesure de direction
L’anémomètre à fil chaud peut également être utilisé pour mesurer le sens de l’écoulement avec les capteurs comprenant plusieurs résistances thermiques. Ces résistances sont placées pour déterminer le flux de direction par l’anémomètre à fil chaud à partir d’une émission de chaleur différente.
Le sens de l’écoulement peut être enregistré en deux ou trois dimensions en fonction du nombre ainsi que de la disposition des fils chauds / des éléments de film chaud. La direction du vent peut être déterminée par les girouettes sur les toits qui sont bidimensionnelles. De même, pour la mesure de 3 dimensions, le plan est perpendiculaire à la voie cardinale qui est également prise en compte.
Avantages
Les avantages d’un anémomètre à fil chaud sont les suivants.
- Moins cher
- Séparation spatiale
- Réponse haute fréquence
- Analyse du signal
- Petite taille
- La précision est bonne
- Bonne Résolution spatiale & temporelle
- Mesure du débit biphasé
- On peut simplement mesurer les débits turbulents
- Mesure de la température simultanée
- Mesure du Multi-composant
- Moins rapport S / N
Inconvénients
Les inconvénients d’un anémomètre à fil chaud sont les suivants.
- Intensité de turbulence élevée
- Rupture de la sonde
- Flux de liquide
- Contagion
- Technique intrusive
- Bruit de signal
- Transfert de chaleur & Problèmes aérodynamiques
- Transfert de chaleur entre la sonde et les surfaces
Applications de l’anémomètre à fil chaud
Les applications de l’anémomètre à fil chaud sont les suivantes.
Industrie chimique
Ces anémomètres sont utilisés dans les industries chimiques à différentes fins.
- Dans une usine d’engrais chimiques, un anémomètre à fil chaud est utilisé pour mesurer l’ammoniac gazeux.
- Dans l’usine de batteries, il est utilisé pour mesurer les différents débits de gaz dans le système d’échantillonnage, ventilateur de tirage induit & surveillant le cycle de fumée.
Industrie métallurgique
Ces anémomètres sont utilisés dans les industries métallurgiques à différentes fins.
- Il est utilisé dans l’industrie métallurgique pour le contrôle ainsi que la mesure du gaz de four de chauffage.
- Utilisé dans les laminoirs pour contrôler l’oxygène, l’hydrogène, l’azote & autres gaz dans le traitement du gaz.
- Utilisé dans le four de trempe pour le dosage du gaz dans les aciéries;
- Mesure du gaz dans les fours à coke dans le fer & cokeries
Industrie de l’énergie
Ces anémomètres sont utilisés dans les industries de l’énergie pour la mesure de l’hydrogène.
- Il est utilisé pour mesurer l’air primaire et secondaire dans le haut fourneau de la centrale;
- Utilisé pour mesurer le gaz tout au long de la distribution du gaz dans le système de carburant;
- Mesure de divers gaz dans des chaudières ainsi que des systèmes auxiliaires;
- Utilisé dans un four à gaz pour la mesure de gaz
Protection de l’environnement
Ces anémomètres sont utilisés pour la protection de l’environnement.
- Utilisé pour mesurer le réservoir d’aération dans la méthode de traitement des eaux usées;
- Utilisé pour mesurer le rejet de NOX & SO2 pour la mesure de gaz dans le processus d’utilisation du biogaz;
- Utilisé pour mesurer le chlore gazeux tout au long du traitement au chlore
Médicament & Industrie alimentaire
Ces anémomètres sont utilisés dans les industries pharmaceutique et alimentaire
- Utilisé pour le traitement du CO2 dans les brasseries
- Mesure du débit de gaz tout au long de l’oxydation thermique
- Dans le système de ventilation pour le traitement de l’air frais
Pâte à papier & Industrie papetière
Ces anémomètres sont utilisés dans les industries des pâtes et papiers
- Utilisés dans les chaudières pour mesurer le gaz & alimentation en air
- Il est utilisé dans systèmes de traitement des eaux usées pour mesurer les gaz
- Surveillance du débit des fumées
Pétrole & Industrie gazière
Ces anémomètres sont utilisés dans les industries pétrolières et gazières
- Utilisés dans les échanges d’énergie pour la mesure du gaz naturel & surveillance du gaz de torche
- Utilisés dans les puits – récupération de gaz de remplissage pour le dosage des gaz combustibles, test de fuite des gaz & analyse de masse des gaz
Il s’agit donc d’un aperçu de l’anémomètre à fil chaud. Il est utilisé pour mesurer efficacement la vitesse d’écoulement et capable d’une grande précision grâce à la moindre interférence dans le trajet du fluide. Mais, il nécessite également d’énormes soins dans la disposition de la sonde, calibration & calibration du système pour comprendre le débit par rapport au signal électrique. Voici une question pour vous, quels sont les différents types d’anémomètres?