Τι είναι ο μετρητής θερμικής μάζας;

Εάν έχετε ζήσει ποτέ σε ένα κρύο περιβάλλον σε οποιοδήποτε σημείο της ζωής σας, τότε πιθανότατα είστε εξοικειωμένοι με έναν άνεμο. Όταν η θερμοκρασία του σώματός σας είναι πιο κρύα από τη θερμοκρασία του αέρα περιβάλλοντος, τότε η θερμότητα θα μεταφερθεί στον περιβάλλοντα αέρα από το σώμα σας. Σε περίπτωση που υπάρχει λίγο ή καθόλου αεράκι στην κίνηση του αέρα πέρα από το σώμα σας, τότε τα μόρια αέρα που περιβάλλουν το σώμα σας θα αρχίσουν αμέσως να θερμαίνονται καθώς απορροφούν κάποια θερμότητα από εσάς. Αυτό με τη σειρά του θα οδηγήσει σε μείωση του ρυθμού απώλειας θερμότητας. Από την άλλη πλευρά, εάν ο περιβάλλοντός σας έχει ακόμη και το παραμικρό αεράκι, τότε θα έρθετε σε επαφή με μόρια αέρα που είναι πιο δροσερά ή μη θερμαινόμενα οδηγώντας σε μεγαλύτερο ρυθμό απώλειας θερμότητας.

Το ανεμόμετρο θερμού σύρματος που χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της ταχύτητας του αέρα είναι μια από την απλούστερη μορφή μετρητή ροής θερμικής μάζας. Ο μετρητής θερμικής ροής περιλαμβάνει ένα μεταλλικό σύρμα το οποίο χρησιμοποιείται για τη διέλευση ηλεκτρικού ρεύματος για τη θέρμανσή του και στη συνέχεια ένα ηλεκτρικό κύκλωμα ελέγχει την αντίσταση του μεταλλικού σύρματος. Εάν υπάρχει αύξηση της ταχύτητας του αέρα μετά το σύρμα, τότε θα αποσυρθεί περισσότερη θερμότητα από το μεταλλικό σύρμα που θα οδηγήσει σε μείωση της θερμοκρασίας του. Το ηλεκτρικό κύκλωμα θα ανιχνεύσει την αλλαγή της θερμοκρασίας και θα το αντισταθμίσει προσθέτοντας περισσότερο ρεύμα μέσω του καλωδίου, έτσι ώστε η θερμοκρασία να επιστρέψει στο σημείο ρύθμισης.

Για τη διατήρηση του θερμού καλωδίου σε υψηλή σταθερή θερμοκρασία, απαιτείται κάποια ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας. Η ισχύς είναι μια άμεση συνάρτηση του ρυθμού ροής αέρα μάζας που περνά από το καλώδιο. Ο σχεδιασμός βιομηχανικών μετρητών ροής θερμικής μάζας περιλαμβάνει συνήθως ένα σωλήνα ροής που έχει 2 αισθητήρες θερμοκρασίας (θερμική αντίσταση) σε αυτόν. Ένας από τους αισθητήρες RTD πρέπει να θερμαίνεται ενώ ο άλλος δεν πρέπει. Το θερμαινόμενο RTD θα λειτουργήσει ως αισθητήρας ροής αερίου μάζας που θα κρυώσει καθώς αυξάνεται ο ρυθμός ροής αερίου, ενώ ο άλλος αισθητήρας που δεν θερμαίνεται λειτουργεί ως αντιστάθμιση της θερμοκρασίας περιβάλλοντος του μετρούμενου μέσου.

Ο μετρητής ροής αερίου θερμικής διασποράς μπορεί τώρα να κατασκευαστεί σε μικρά μεγέθη, αυτό οφείλεται στον απλό σχεδιασμό τους που τους δίνει την ελευθερία. Ένας άλλος σημαντικός παράγοντας στη βαθμονόμηση του θερμικού μετρητή ροής είναι η ειδική θερμότητα του υγρού. Η ειδική θερμότητα μπορεί να οριστεί ως ένα μέτρο της ποσότητας θερμικής ενέργειας που απαιτείται για την αλλαγή της θερμοκρασίας μιας τυπικής ποσότητας ουσιών κατά μια συγκεκριμένη ποσότητα. Οι ουσίες έχουν διαφορετικές ειδικές τιμές θερμότητας με κάποιες να είναι υψηλότερες από τις άλλες, αυτό σημαίνει ότι οι ουσίες με υψηλότερες τιμές μπορούν εύκολα να απελευθερώσουν ή να απορροφήσουν πολλή θερμική ενέργεια χωρίς να χρειάζεται να αντιμετωπίσουν μεγάλη αλλαγή θερμοκρασίας.
Μπορείτε επίσης να βρείτε μερικά από τα σχέδια των θερμικών μετρητών ροής που έχουν τοίχους θερμαινόμενων σωλήνων, αυτό λειτουργεί ως το θερμαινόμενο στοιχείο που θα ψύχεται από το υγρό. Η διαφορά μεταξύ του τυρβώδους ρεύματος ροής και του ρυθμού θερμότητας που μεταφέρεται από ένα στρωτό ρεύμα ροής θα είναι μεγάλη. Επομένως, εάν η ροή αλλάξει από στρωματοειδές σε στροβιλισμό και αντιστρόφως θα υπάρξει μετατόπιση στη βαθμονόμηση για το σχεδιασμό του θερμικού μετρητή ροής.