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風速計的工作原理

閱讀:868      發(fā)布時間:2021-6-24
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風速計(anemometer)是測量空氣流速的儀器。它的種類較多,氣象臺站常用的為風杯風速計,它由3個互成120°固定在支架上的拋物錐空杯組成感應部分,空杯的凹面都順向一個方向。感應部分安裝在一根垂直旋轉軸上,在風力的作用下,風杯繞軸以正比于風速的轉速旋轉。


工作原理

風速計其原理是將一根細的金屬絲放在流體中,通電流加熱金屬絲,使其溫度高于流體的溫度,因此將金屬絲風速計稱為"熱線"。當流體沿垂直方向流過金屬絲時,將帶走金屬絲的一部分熱量,使金屬絲溫度下降。根據(jù)強迫對流熱交換理論,可導出熱線散失的熱量Q與流體的速度v之間存在關系式。標準的熱線探頭由兩根支架張緊一根短而細的金屬絲組成。金屬絲通常用鉑、銠、鎢等熔點高、延展性好的金屬制成。常用的絲直徑為5μm,長為2 mm;小的探頭直徑僅1μm,長為0.2 mm。根據(jù)不同的用途,熱線探頭還做成雙絲、三絲、斜絲及V形、X形等。為了增加強度,有時用金屬膜代替金屬絲,通常在一熱絕緣的基體上噴鍍一層薄金屬膜,稱為熱膜探頭。熱線探頭在使用前必須進行校準。靜態(tài)是在風洞里進行的,測量流速與輸出電壓之間的關系并畫成標準曲線;動態(tài)校準是在已知的脈動流場中進行的,或在風速儀加熱電路中加上一脈動電信號,校驗熱線風速儀的頻率響應,若頻率響應不佳可用相應的補償線路加以改善。

0至100m/s的流速測量范圍可以分為三個區(qū)段:低速:0至5m/s;中速:5至40m/s;高速:40至100m/s。風速儀的熱敏式探頭用于0至5m/s的測量;風速儀的轉輪式探頭測量5至40m/s的流速效果理想;而利用皮托管則可在高速范圍內(nèi)得到結果。正確選擇風速儀的流速探頭的一個附加標準是溫度,風速儀的熱敏式傳感器的使用溫度約達+-70C。特制風速儀的轉輪探頭可達350C。皮托管用于+350C以上。

用途
風速計1、測量平均流動的速度和方向。

2.測量來流的脈動速度及其頻譜。

3.測量湍流中的雷諾應力及兩點的速度相關性、時間相關性。

4.測量壁面切應力(通常是采用與壁面平齊放置的熱膜探頭來進行的,原理與熱線測速相似)。

5.測量流體溫度(事先測出探頭電阻隨流體溫度的變化曲線,然后根據(jù)測得的探頭電阻就可確定溫度。


應用
除了風速外同時還可以測風溫、風量。有很多行業(yè)都需要用到風速儀,推薦使用的行業(yè):出海捕撈業(yè)、各類風扇制造業(yè)、抽風排氣系統(tǒng)的行業(yè)等等。

風速計不同的季節(jié)及不同的地理形勢,會令到大氣中的風向不斷變動。風向可幫助我們預測及研究氣候的變化。研究風向需要使用風速計。風速計的箭羽部份會隨風向轉動。風速計需裝置於沒有建筑物或樹木等,阻擾風移動的地方。熱球式電風速計,用在采暖、通風、空氣調(diào)節(jié)、氣象、農(nóng)業(yè)、冷藏干燥、勞動衛(wèi)生調(diào)查等各方面,需要測定室內(nèi)外或模型的氣流速度時都可使用,是一種測量低風速的基本儀器。

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