風(fēng)速計其基本原理是將一根細(xì)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(fēng)速計稱為“熱線”。當(dāng)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(dǎo)出熱線散失的熱量Q與流體的速度v之間存在關(guān)系式。標(biāo)準(zhǔn)的熱線探頭由兩根支架張緊一根短而細(xì)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;最小的探頭直徑僅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,如圖2.2所示。熱線探頭在使用前必須進行校準(zhǔn)。靜態(tài)校準(zhǔn)是在專門的標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)洞里進行的,測量流速與輸出電壓之間的關(guān)系并畫成標(biāo)準(zhǔn)曲線;動態(tài)校準(zhǔn)是在已知的脈動流場中進行的,或在風(fēng)速儀加熱電路中加上一脈動電信號,校驗熱線風(fēng)速儀的頻率響應(yīng),若頻率響應(yīng)不佳可用相應(yīng)的補償線路加以改善。
風(fēng)速儀的各部件組成結(jié)構(gòu) 風(fēng)速儀是基于冷沖擊氣流帶走熱元件上的熱量,借助一個調(diào)節(jié)開關(guān),保持溫度恒定,則調(diào)節(jié)電流和流速成正比關(guān)系。當(dāng)在湍流中使用熱敏式探頭時,來自各個方向的氣流同時沖擊熱元件,從而會影響到測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。在湍流中測量時,熱敏式風(fēng)速儀流速傳感器的示值往往高于轉(zhuǎn)輪式探頭。以上現(xiàn)象可以在管道測量過程中觀察到。根據(jù)管理管道紊流的不同設(shè)計,甚至在低速時也會出現(xiàn)。 因此,風(fēng)速儀測量過程應(yīng)在管道的直線部分進行。直線部分的起點應(yīng)至少在測量點前10×D(D=管道直徑,單位為CM)外;終點至少在測量點后4×D處。流體截面不得有任何遮擋 風(fēng)速儀的轉(zhuǎn)輪式探頭 風(fēng)速儀的轉(zhuǎn)輪式探頭的工作原理是基于把轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換成電信號,先經(jīng)過一個臨近感應(yīng)開頭,對轉(zhuǎn)輪的轉(zhuǎn)動進行“計數(shù)”并產(chǎn)生一個脈沖系列,再經(jīng)檢測儀轉(zhuǎn)換處理,即可得到轉(zhuǎn)速值。 風(fēng)速儀的大口徑探頭(60mm,100mm)適合于測量中、小流速的紊流(如在管道出口)。風(fēng)速儀的小口徑探頭更適于測量管道橫截面大于探險頭橫截面積100倍以上的氣流。 風(fēng)速儀在空氣流中的定位風(fēng)速儀的轉(zhuǎn)輪式探頭的正確調(diào)整位置,是氣流流向平行于轉(zhuǎn)輪軸。在氣流中輕輕轉(zhuǎn)動探頭時,示值會隨之發(fā)生變化。當(dāng)讀數(shù)達到最大值時,即表明探頭處于正確測量位置。在管道中測量時,管道平直部分的起點到測量點的距離應(yīng)大于是0XD,紊流對風(fēng)速儀的熱敏式探頭和皮托管的影響相對較小。 風(fēng)速儀在管道內(nèi)氣流流速測量實踐證明風(fēng)速儀的16mm的探頭用途廣泛。其尺寸大小既保證了良好的通透性,又能承受更高達60m/s的流速。管道內(nèi)氣流流速測量作為可行的測量方法之一,間接測量規(guī)程(柵極測量法)適用空氣測量。 風(fēng)速儀的探頭選擇