Интернет журныл о промышленности в Украине

Анемометр - прилад для визначення швидкості і напрямку руху потоку

Анемометр - це прилад для вимірювання швидкості потоків та напрямки руху повітря, газів і рідин. Це стосується як обмежених потоків, наприклад руху повітря в повітроводах, так і необмежених потоків, наприклад атмосферного вітру. Анемометри насамперед призначені для метеорології, адже зміна таких параметрів, як швидкість і напрям вітру, вказують нам на зміни погодних умов, попереджають про наближення грози, шторму, інших небезпечних природних явищ, що дуже важливо для пілотів, моряків, інженерів, та й для всіх нас. Як правило, це легкі портативні прилади, зручні у використанні навіть в складних польових умовах.

Принцип роботи анемометра полягає у виявленні зміни деякого фізичного властивості потоку, або в дії цього потоку на механічний пристрій, поміщене в потік. При цьому анемометр може вимірювати повну величину швидкості, величину швидкості в площині, або компоненту швидкості в певному напрямку. Крім того, сучасні анемометри в залежності від моделі можуть вимірювати напрямок вітру, об'ємний витрата повітря, вологість, температуру, тиск. Таким чином, анемометри перетворюються в портативні метеостанції.

Залежно від способу вимірювання і типу приймального пристрою анемометри поділяють на ряд типів: [5]: Залежно від способу вимірювання і типу приймального пристрою анемометри поділяють на ряд типів: [5]:

  • Обертальні (крільчатні, чашкові)
  • теплові
  • вихрові
  • Динамометричні (з трубками Піто)
  • Ультразвукові (акустичні)
  • Оптичні (лазерні допплерівські)

Найбільш поширеними є обертальні анемометри, що відрізняються типом пристрою одержувача (чашка або крильчатка).

У чашкових анемометр чутливим елементом є хрестовина з чотирма металевими чашками напівсферичної форми, закріпленими на осі. Якщо цей пристрій потрапляє в потік, то тиск повітря на внутрішню поверхню чашки перевищує тиск на її зовнішню поверхню, внаслідок чого виникає обертання лопаті. Ось лопаті приєднана до вимірювального механізму, який підраховує кількість оборотів за певний проміжок часу. Таким чином, чашкові анемометри проводять вимірювання швидкості потоку в площині, перпендикулярній до осі обертання чашок, миттєву або усереднену в деякому проміжку часу. Чашкові анемометри в основному використовуються в метеорології для вимірювань на відкритих ділянках, оскільки характеризуються певною стійкістю до турбулентним потокам. Діапазон вимірювання чашкових анемометрів становить від 1 до 50 м / с.

Крильчатние анемометри використовують для вимірювання швидкостей потоків в трубах, вентиляційних шахтах і каналах, в системах кондиціонування, тобто у випадках, коли маємо справу з постійним напрямком руху потоку Крильчатние анемометри використовують для вимірювання швидкостей потоків в трубах, вентиляційних шахтах і каналах, в системах кондиціонування, тобто у випадках, коли маємо справу з постійним напрямком руху потоку. Ці анемометри більш чутливі і здатні вимірювати швидкості від 0,1 м / с. Приймаючий пристрій зроблено у вигляді крильчатки, яка приводиться в рух потоком газу. Крильчатка прикріплена до трубчастої осі, яка в свою чергу приєднана до механізму підрахунку оборотів за певний проміжок часу. У простих моделях крильчатка жорстко приєднана до вимірювального блоку, в більш дорогих - за допомогою гнучкого з'єднання для вимірювань у важкодоступних місцях.

Менш поширені, однак дуже високоточні теплові анемометр. В основному, вони використовуються для вимірювання швидкостей повільних потоків, характеризуються низькою інерційністю, однак вимагають постійного калібрування. Принцип роботи теплового анемометра полягає в і змереніі температури пластини або нитки розжарювання, на яку дме вітер. Залежно від швидкості вітру, необхідна різна енергія для того, щоб підтримувати температуру нитки постійною. Тобто по температурі пластини можна визначити швидкість вітру.

Вимірювання швидкості потоку повітря можна проводити також шляхом визначення тиску повітря всередині скляної Г-образної трубки, закритої з одного кінця. Вона називається трубкою Піто, по імені її винахідника. Швидкість руху повітря обчислюється шляхом порівняння надлишкового тиску повітря всередині трубки і зовні. Застосовується для визначення відносної швидкості та об'ємної витрати в газоходах і вентиляційних системах. Це так звані динамометричні анемометри.

Принцип роботи ультразвукового анемометра ґрунтується на вимірюванні швидкості звуку між передавачем і приймачем в залежності від швидкості вітру. Це високоточні сучасні анемометри, призначені також для вимірювань напрямку вітру. Розрізняють двомірні і тривимірні ультразвукові анемометри. Двомірний анемометр може вимірювати швидкість і напрямок тільки горизонтальних потоків повітря. Тривимірний анемометр здатний проводити вимірювання трьох компонент напрямку руху потоку. Крім того, ультразвуковий анемометр може вимірювати ще й температуру повітря ультразвуковим методом.

Інженери Aerospace і фізики часто використовують лазерні доплеровские анемометри. Цей тип анемометрів працює за принципом залежності частоти світла відбитого або розсіяного рухомим об'єктом (ефект Доплера), від швидкості цього об'єкта. Це метод безконтактного вимірювання швидкості потоку газоподібних, рідких і твердих середовищ, що містять світлорозсіюючі неоднорідності, тобто швидкість вимірюється без обурення потоку. Коло завдань дуже широкий, від вимірів повільних спрямованих рухів в капілярах і живих клітинах, до дистанційних вимірювань турбулентної швидкості потоків газу в надзвукових трубах і швидкості вітру в атмосфері. Величини швидкостей можуть мати значення від мкм / с до км / с. Лазерні анемометри допомагають розрахувати швидкість вітру навколо автомобілів, літаків і космічних апаратів. Такі дослідження дають можливість інженерам зробити транспортні засоби більш аеродинамічними.

Порівняльні характеристики анемометрів

Найпростіша модель анемометра TM-740 оснащена шестилопатеві крильчаткою діаметром 30 мм, яка жорстко з'єднана з вимірювальним блоком. Призначена для вимірювання швидкості потоку повітря в діапазоні 0,4-25 м / с. (Інші одиниці вимірювання: км / год, миль / год, вузли, фут / хв). Дозвіл на рівні 0,1 м / с і похибка ± 2% дозволяє проводити досить прецизійні вимірювання, а набір додаткових функцій, таких як утримання даних, розрахунок максимального, мінімального і усередненого значення, автоматичне відключення, роблять процес використання приладу більш комфортним. Крім того, є можливість вимірювання температури в діапазоні -20 ~ 50 ºC (-4 ~ 122 ºF.)

Анемометри ET-935 і TA-1100 можна віднести до середнього класу за параметрами ціна-якість. Вони оснащені крильчаткою на гнучкому шнурі, що відкриває більш широкі можливості для вимірювань у важкодоступних місцях, таких як вентиляційні шахти, повітроводи і т.д. Діапазон вимірювання швидкості потоку таких термоанемометров від десятих м / с до 30 м / с, що дозволяє працювати в різних умовах. Присутні й додаткові можливості, такі як утримання даних і розрахунок максимального значення в моделі TA-1100 , Розрахунок середнього значення в моделі ET-935 , А також індикація низького заряду батареї і авто. Інші одиниці вимірювання км / ч, миль / год, морські милі / год, фут / хв. Ці моделі термоанемометров оснащені датчиком з діапазоном вимірювання температури від -10 до 60 С (для ET-935 від -20 до 60 С).

До висококласним моделям віднесемо термоанемометр   HD 2303 До висококласним моделям віднесемо термоанемометр HD 2303.0 від одного з провідних виробників контрольно-вимірювальних приладів DELTA OHM, Італія.

Цей термоанемометр призначений для вимірювання швидкості повітряного потоку, витрати і температури повітря всередині трубопроводів і вентиляційних отворів і шахт. Цілий ряд крильчаток різного діаметру, які сумісні з вимірювальним блоком, забезпечать прецизійний результат в різних умовах і для різних середовищ. Температура вимірюється зондами занурення, проникнення або контакту. Температурний діапазон експлуатації термоанемометра від -5 до +50 º C, корпус має ступінь захисту від вологи і пилу IP-67.

Окремо слід відзначити мультифункціональні анемометри, які разом з власне анемометром, поєднують в собі інші функціональні можливості. Наприклад, модель ET-965 являє собою унікальний прилад (5 в 1), спеціально створений для комплексного екологічного контролю стану середовища в закритих приміщеннях. Дозволяє вимірювати такі параметри як: освітленість (люксметр), температура (термометр), швидкість повітря (анемометр), відносна вологість повітря (гігрометр), шум (шумомір). Характеризується високою точністю і дозволом для всіх вимірювальних параметрів, має додаткові функції розрахунку максимуму / мінімуму, індикація про низький заряд і перевищення вимірювального діапазону. Призначений для застосування в навчальних закладах, офісних приміщеннях, складських приміщеннях, торгових залах і т.д.

Анемометри AZ-96792 і AZ-8919 (AZ Instrument, Тайвань) також є мультифункціональними. Вони прості і зручні в користуванні, забезпечують високоточні результати вимірювань, мають ряд додаткових можливостей для зручності користувача, все це в поєднанні з помірною ціною для приладів такого класу.

Модель   AZ-96792   оснащена телескопічним зондом з крильчаткою 18 мм для вимірювання швидкості потоку повітря в важкодоступних місцях, працює в ручному і автоматичному режимі, забезпечує вимір / запис наступних параметрів: швидкість руху повітря, об'ємний витрата повітря, вологість, температура, точка роси і температура мокрого термометра Модель AZ-96792 оснащена телескопічним зондом з крильчаткою 18 мм для вимірювання швидкості потоку повітря в важкодоступних місцях, працює в ручному і автоматичному режимі, забезпечує вимір / запис наступних параметрів: швидкість руху повітря, об'ємний витрата повітря, вологість, температура, точка роси і температура мокрого термометра. Цей анемометр фактично є портативної метеостанцією! Є можливість підключення до ПК для збереження і подальшого аналізу отриманих результатів вимірювань

Анемометр-аналізатор може контролювати рівень вуглекислого газу в повітрі, для чого додатково обладнаний високоточним недісперсіонним інфрачервоним датчиком (NDIR) Анемометр-аналізатор може контролювати рівень вуглекислого газу в повітрі, для чого додатково обладнаний високоточним недісперсіонним інфрачервоним датчиком (NDIR). Зонд крильчатого типу діаметром 10 см і конус для забору повітряного потоку дозволяють вимірювати швидкість потоку в межах від 0,2 до 30 м / с. Вимірює також об'ємний витрата повітря, вологість, температуру, точку роси, температуру мокрого термометра. Має функції максимального і мінімального значення, необмежену кількість точок для розрахунку середнього значення, підсвічування.

Як визначити об'ємну витрату потоку повітря, знаючи його лінійну швидкість

В процесі вимірювання часто виникає потреба розрахувати об'ємну витрату повітря, знаючи його лінійну швидкість. Зробити це насправді дуже просто. Для цього необхідно лише виміряти поперечний переріз отвору, через яке протікає потік (повітря, будь-якого іншого газу або рідини). Далі скористаємося формулою:

Q = V * S
де Q - об'ємна витрата в м3 / с,
V-швидкість потоку в перерізі в м / с (вимірюємо за допомогою анемометра),
S - площа поперечного перерізу отвору в м2 (вимірюємо рулеткою).

Як вибрати анемометр

Для оптимального вибору вимірювального приладу, перш за все визначитеся, в якому діапазоні швидкостей Вам необхідно працювати, проаналізуйте технічні вимоги до точності і дозволу. Це є визначальним при виборі типу анемометра (теплової, крильчасті, оптичний і т.д.)

Підбирайте розмір крильчатки залежно від того, де саме Вам потрібно проводити вимірювання. Наприклад, для вимірювань безпосередньо на вентиляційних решітках підійдуть анемометри з великим діаметром крильчатки (6-10 см). В такому випадку розміри лопатей співрозмірні з діаметром вентиляційних каналів. Тоді як для вимірювань безпосередньо в вентиляційному каналі краще використовувати крильчатки з меншим діаметром (1,5-2,5 см). Для вимірювань потоків газів високої температури потрібно використовувати термостійкі крильчатки.

Зверніть увагу на спосіб візуалізації отриманих результатів і форму їх подачі. Сучасні анемометри як правило оснащені для цього ЖК екраном. Вимірювання швидкості потоку для зручності може проводитися в різних одиницях (миль / год, км / год, фути / хв, м / с, вузли і т.д.). Дорожчі моделі мають можливості підключення до ПК з метою обробки результатів, побудови графіків і подальшого аналізу.

Проаналізуйте необхідність присутності додаткових можливостей і функцій. Наприклад, гігро- і термоанемометри включають можливості термоанемометра і датчика вологості і забезпечують користувача повної метеорологічною інформацією. Можливості розрахунку максимального, мінімального і усередненого значень спрощують статистичний аналіз, автоматичне відключення економить заряд батареї, підсвічування дозволяє працювати в умовах обмеженої освітленості.

Якщо Вам все ж важко визначитися з моделлю, зверніться за консультацією до фахівців Маркета вимірювальних приладів SIMVOLT.

Таким чином, анемометри і термоанемометри знайшли широке застосування всюди, де є необхідність вимірювання швидкості потоків. Такі прилади встановлюються в житлових і виробничих приміщеннях, обладнаних системами вентиляції, опалення та кондиціонування для контролю роботи цих систем, в витяжних шафах, в науково-дослідних лабораторіях, в гірничій справі для контролю повітряного режиму шахти або кар'єру, на будівництві, при розробці протипожежних систем , і для інших потреб.

література:

  1. http://education.nationalgeographic.com/education/encyclopedia/anemometer/?ar_a=1
  2. http://www.omega.com/prodinfo/anemometers.html
  3. http: //www.анероід.рф/info/articles/anemometr.htm
  4. http://ecounit.com.ua/artikle_102.html
  5. http://www.paygid.ru/articles/chto-takoe-anemometr-vidi-anemometrov/?q=726&n=1251
  6. http://www.paygid.ru/articles/kak-vibrat-anemometr/?q=726&n=1254
  7. http://www.google.com.ua/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=4&cad=rja&ved=0CEoQFjAD&url=http%3A%2F%2Fphys.sunmarket.com%2Fwww%2Fmedphys%2Fpract% 2Fdopler.doc & ei = e2gMU9SnLOHqygPt-oHYCA & usg = AFQjCNGCK5lBGt1W2UXOigTTKPMinhjBwA & sig2 = uXbYA_AKXxyZoKriCwfApQ & bvm = bv.61725948, d.bGQ

Гнатюк Олена,
к.ф.-м. наук,
науковий консультант SIMVOLT

Com/education/encyclopedia/anemometer/?
Ru/articles/chto-takoe-anemometr-vidi-anemometrov/?
Ru/articles/kak-vibrat-anemometr/?
Ua/url?