Anemometre

Anemometre Satın Alma Rehberi

Anemometre, akış hızlarını ölçmeye yarayan ölçüm cihazlarıdır. Yunanca “anemos” kökü rüzgar anlamına gelir. Ancak, anemometre terimi sadece rüzgar hızı ölçen cihazlar için kullanılmaz; diğer hava hareketleri ve teknik gazların akışları da bir anemometre ile ölçülebilir. Bazen sıvıların akış hızını ölçen cihazlar da anemometre olarak adlandırılır.

Anemometreler pek çok farklı tasarım ve ekipman çeşidinde mevcuttur. Aşağıdaki metinde anemometre seçimini kolaylaştırmak için bazı temel bilgiler yer almaktadır. Seri olarak üretilen bir anemometrenin özel bir uygulama için kullanılamadığı durumlarda pek çok üretici bireysel uygulamalar da sunmaktadır.

Anemometre Seçim Kriterleri

Anemometreler komple bir ölçüm sistemi olarak (değerlendirme ve görüntüleme ünitesine sahip bir sensör olarak) sunulabileceği gibi veri kaydediciler, alarm üniteleri, göstergeler veya anahtarlama cihazları gibi ayrı değerlendirme cihazlarına arayüzleri olan bir sensör olarak da sunulur. Öncelikle anemometre için kullanım amacı ve gereksinimler belirlenmelidir. Daha sonra farklı anemometre modellerini karşılaştırmadan önce aşağıdaki noktalar netleştirilebilir.

Ölçüm aralığı ve akış yönü

Çoğu anemometre tasarımları nedeniyle tüm hızlar için uygun değildir. Bu durumda çok yüksek veya çok düşük akış hızları kaydedilemez. Buna ek olarak, seçim yaparken bir veya daha fazla akış yönünün kaydedilip kaydedilmeyeceği de dikkate alınmalıdır. Havalandırma kanallarındaki ölçümler ve sızıntı tespiti için yalnızca bir akış yönünün ölçülebildiği bir anemometre genelde yeterlidir. Ancak, rüzgar hızlarının ölçümü için anemometrenin tüm rüzgar yönleri için çalışması önemlidir.

Ölçüm birimleri

Akış hızı için uluslararası alanda çeşitli ölçüm birimleri oluşturulmuştur. Bu ölçüm birimleri faktörler aracılığıyla dönüştürülebilir. Anemometrenin ölçüm değerini anında gerekli ölçüm biriminde görüntülemesi daha kullanışlı bir seçenektir. Pek çok anemometre, farklı ölçüm birimlerini seçme imkanı sunar. Debi hesaplaması yapan anemometreler bile zaman birimi başına hacim için gerekli ölçüm birimini hemen göstermelidir.            

Görüntüleme seçenekleri

Mobil dijital anemometreler genelde ölçüm değerini doğrudan ekranında görüntüler. Sabit anemometreler söz konusu olduğunda genelde ölçüm yerinde doğrudan bir ekranın okunması zor olduğundan elde edilen ölçüm sonuçları kablo veya radyo ile diğer görüntüleme veya değerlendirme cihazlarına iletilir ve orada görüntülenir.

Bellek ve arayüzler

Belleği bulunan bir anemometre gerekiyorsa burada önemli olan sadece bellek boyutu ve bellek hızı değildir. Verilerin hangi formatta ve hangi ek bilgilerle depolandığına ve verilerin nasıl okunabileceğine de dikkat edilmelidir. Anemometreler, güç kaynağı, veri ve sinyal aktarımı için çeşitli arayüzlerle donatılabilir. Örneğin, rüzgar uyarı sistemlerindeki anemometrelerde genellikle optik veya sesli alarm cihazları için bağlantılar bulunur. Alarm yalnızca anemometredeki ölçüm değeri ayarlanan bir sınır değerini aştığında tetiklenir.

Sabit veya mobil kullanım

Anemometreler genelde sabit veya mobil kullanım için tasarlanır. Temel farklılıklar, çalışma, güç kaynağı türü ve arayüzlerdedir. Sabit olarak monte edilen anemometreler genellikle sürekli ölçüm için kullanılır ve  ölçüm verilerini sürekli olarak depolar veya iletir. Mobil anemometreler ise genellikle tekli ölçümler veya akış koşullarının zaman sınırlı kontroller için kullanılır.

Ölçüm noktasındaki koşullar

Anemometrede akış hızı ve akış yönü haricinde kontrol noktasının erişilebilirliği ve havanın partikül yükü de dikkate alınmalıdır. Tasarım ve çalışma prensibine göre bazı anemometreler belirli çalışma koşulları için özellikle uygundur.

Sıcaklık ölçümü

Ek sensörleri bulunan anemometreler, akan nesnenin sıcaklığını da belirleyebilir. Sıcak sensörlü bir anemometre, havalandırma ve iklimlendirme teknolojisinde ve ayrı olarak ölçülmesi gerekmeyen sızıntı tespitinde yararlı ek bilgiler sağlar.

Hesaplama fonksiyonları

Hacim hesaplamalı bir anemometrede kesit alanı girildikten sonra debi doğrudan ekranda görüntülenebilir. Ancak, boru hatlarındaki debiyle ilgili hassas sonuçlar için anemometrede kayıtlı formüllerin gerçek akış koşullarına uygun olup olmadığı kontrol edilmelidir. Belirli durumlarda akış kenarı alanları ve çekirdek akışları için ağırlıklar hemen dikkate alınabilir.

Ölçüm Prensibine Göre Anemometrelerin Sınıflandırılması

Pervaneli veya kupalı anemometre

Havanın hareketiyle bir pervanenin dönmeye başladığı anemometreler, en eski rüzgar ölçüm cihazları arasında yer alır. Akış ne kadar güçlüyse tekerlek o kadar hızlı döner. Bu anemometreler yapılarına göre pervaneli ve kupalı anemometreler olarak ikiye ayrılır.

Kupalı anemometrelerde tıpkı bir rüzgar türbini veya pervanede olduğu gibi bir dönme ekseni etrafında birkaç kupa düzenlenir. Kupalı çarkın rüzgar tarafından hareket ettirilebilmesi için dönme ekseninin akış yönünde döndürülmesi gerekir. Kupalı anemometreler yalnızca doğru şekilde hizalandıklarında maksimum hızı ölçer. Gerçek ölçüm daha sonra devir sayılarak yapılır. Modele bağlı olarak devirler bir Hall sensörü veya pervaneye takılı bir yansıtıcı bandı tarayan bir optik sensör aracılığıyla kaydedilir.

Kupalı çarkta eğimli kanat yüzeyleri yoktur; bunun yerine, dönme ekseni etrafında düzenlenmiş kupalar vardır. Bu anemometrelerin dönme ekseni, tüm rüzgar yönlerini algılayabilecek şekilde hizalanmıştır. Bu nedenle, bu tür anemometreler yönden bağımsız olarak ölçüm gerçekleştirir. Genellikle binalarda, vinçlerde, gemilerde, havaalanlarında ve rüzgar türbinlerinde rüzgar ölçümü için sabit bir anemometre olarak kullanılır.

Dönen anemometreler, ekran olmadan da rüzgar akımlarının algılanmasını sağlar. Ancak, dönen parçaların eylemsizliği nedeniyle çok düşük hızlarda ve hızlı değişimlerde çalışmaz.

Sıcak tel anemometre

Sıcak tel anemometre, hava akışının hızını ölçmek için kullanılan bir ölçüm cihazıdır. Sıcak tel anemometre, bir telin akımla ısıtıldığında etrafındaki havanın hızıyla orantılı bir oranda ısı aktarması prensibine göre çalışır. Sıcak teller genelde nikel-krom veya platinden yapılır ve sadece 0.3 mm gibi çok küçük bir çapa sahip olabilir.

Termal anemometre, bir teli ısıtarak ve ardından hava hızındaki değişikliklerine rağmen sıcaklığını sabit tutmak için ne kadar enerji gerektiğini ölçerek çalışır. Rüzgar hızı arttığında teli istenen sıcaklıkta tutmak için daha fazla enerji eklenmelidir, rüzgar olmadığında ise daha az enerjiye ihtiyaç duyulur. Bu enerji voltaj olarak okunur ve anemometre bunu rüzgar hızına dönüştürür.

En yaygın sıcak tel anemometre türünde her biri kendi sıcaklık kontrol sistemine sahip Wheatstone köprüsüne bağlı iki tel kullanılır. Tellerden biri ısıtılırken diğeri referans noktası olarak görev yapar. Köprü üzerindeki voltaj ölçülerek hava hızındaki değişiklikler hassas bir şekilde belirlenebilir. Ayrıca, anemometrede ortam sıcaklığını ve basıncını ölçmek için sensörler bulunur. Böylece, bu faktörlerden kaynaklanan değişimler için düzeltmeler yapılabilir.

Sıcak tel anemometreler çok çeşitli koşullarda hassas rüzgar hızı ölçümleri gerçekleştirilmesini sağlar. Bu da onları meteorolojik çalışmalar ve hassas ölçüm değerlerinin gerekli olduğu endüstriyel uygulamalarda kullanım için ideal hale getirir. Bunun haricinde, sıcak tel anemometre, diğer rüzgar hızı sensörlerinden çok daha küçük ve hafif olduğundan büyük alan veya ağırlık sınırlamaları olmaksızın birçok farklı yere kolaylıkla monte edilebilir.

Sıcak tel anemometreler, geniş bir sıcaklık ve basınç aralığında hassas ölçüm sonuçları sağlayabilen güvenilir ve verimli ölçüm cihazlarıdır. Bilim insanları ve mühendisler, bu teknolojiyi kullanarak hava hızını büyük bir hassasiyetle ölçebilir ve bu da çok çeşitli süreçlerin daha iyi anlaşılmasını sağlar. Sıcak tel anemometreler, hassasiyet ve güvenilirlikleri nedeniyle pek çok sektörde çeşitli uygulamalar için özellikle uygundur. Bu uygulamalar arasında havalandırma sistemleri, HVAC sistemleri, rüzgar tüneli testleri, otomotiv hava akışı ölçümleri, laboratuvar çalışmaları ve tıbbi araştırmalar yer alır. Sıcak tel anemometreler, geniş bir sıcaklık ve basınç aralığında hava hızını hassas bir şekilde ölçerek daha hızlı bir şekilde veri toplanmasını sağlar. Bunun haricinde, sıcak tel anemometreler, yanma sistemleri ve havalandırma kanalları gibi endüstriyel uygulamalarda hava akışını izlemek için kullanılabilir.

Buna ek olarak, küçük boyutu ve taşınabilirliği termal anemometreleri araştırma laboratuvarlarından endüstriyel tesislere kadar her yerde kullanım için ideal hale getirir. Doğru bir şekilde kurulduğunda ve bakımı yapıldığında sıcak tel anemometreler büyük onarımlara veya değişikliklere gerek kalmadan uzun yıllar boyunca kullanılabilir.

Pitot tüplü anemometre

Pitot tüplü anemometre, havanın hızını ölçen bir ölçüm cihazıdır. Fark basınç ölçümü için iki açıklığı olan bir tüpten oluşur ve bir nesnenin hızının daha yüksek olduğu yerlerde basıncının daha düşük olduğunu belirten Bernoulli prensibine dayanır.

Pitot tüplü anemometrenin hassasiyeti, akış yönüne göre doğru yerleştirme ve belirli nesneler (sıvı veya gaz) için doğru kalibrasyon dahil olmak üzere çeşitli faktörlere bağlıdır. Ayrıca, akışın türbülanslı ise partikül yollarındaki engeller tarafından saptırılabilir ve ölçüm hatalarına neden olabilir. Pitot tüplerin dikkatli bir şekilde yerleştirilmesi, daha az türbülanslı akışta daha hassas ölçümler gerçekleştirilmesini sağlar.

Pitot tüplü anemometreler, küçük kanallarda ve diğer kapalı alanlarda hava hızını hassas bir şekilde ölçebildikleri için HVAC uygulamalarında popüler bir seçimdir. Anemometre, daha sonra hava hızını ölçmek için kalibre edilebilen bir hava akışı ölçere veya başka bir ölçüm cihazına bağlı bir pitot tüpten oluşur.

Çoğu modern pitot tüplü anemometre, hava akışı özelliklerinin daha da ayrıntılı ölçümlerini sağlamak için sıcaklık sensörleri veya nem ölçerler gibi sensörler de içerir. Bu, kullanıcının havanın mekanda nasıl hareket ettiğini daha iyi anlamasına ve hava yönetimi hakkında bilinçli kararlar almasına yardımcı olur.

Pitot tüplü anemometrenin temel prensibi, hava hızının neden olduğu fark basıncını ölçmektir. En basit şekliyle pitot tüpünün iki ucu atmosfere açıktır, bir ucu doğrudan hava akışına bakarken diğer ucu aynı yöne bakar ancak ilk uca 90°’lik bir açı yapar. Her iki taraf da aynı atmosfer basıncına maruz kalırsa hava akış hızının ölçümü veya göstergesi olmaz. Ancak, hava tüpün bir tarafından diğer tarafında göre daha hızlı akıyorsa iki taraf arasında statik basınçta bir fark oluşur ve bu fark ölçülerek hava hızının doğru bir temsiline dönüştürülebilir.

Bu farkları doğru bir şekilde ölçmek ve bunları doğru bir şekilde hız ölçümlerine dönüştürebilmek amacıyla anemometre, atmosferik basınçtaki değişiklikleri algılayabilen basınca duyarlı bir membrana dayanır. Bu membran, tüpün alt kısmında yer alır ve hava hızı arttığında veya azaldığında kalibre edilmiş bir ölçek boyunca hareket eden bir iğneye bağlıdır. İğnenin konumu, herhangi bir zamanda hava akış hızının boyutunu gösterir ve kullanıcıya hava hızının anlık bir göstergesini verir.

Pitot tüpleri çok düşükten süpersoniğe kadar geniş bir yelpazedeki hava akış hızlarını ölçebilir. Türbülansa ve ısı ya da rüzgar kesmesi gibi dış etkenlerden kaynaklanan bozulmalara karşı nispeten duyarsız olacak şekilde tasarlanmıştır. Bu nedenle, aşırı koşullar altında bile hassas ölçüm değerleri elde edilmesini sağlar.

Ölçüm Prensibine Uygun Uygulama Önerileri

Aşağıda hangi anemometrelerin belirli uygulamalar için uygun olduğuna dair genel bir bakış sunulmaktadır. Standart serideki hiçbir anemometre özel uygulamalar için kullanılamıyorsa gerekirse müşteriye veya uygulamaya özel uyarlamalar yapılabilir.

Anemometre ile Gerçekleştirilen Ölçümler için İpuçları

Akış hızlarını ölçerken anemometrenin akışla aynı hizada olması gerekir. Bazı pervanelerin önceden belirlenmiş bir hareket yönü olduğundan sensör hava akışında yanlış şekilde tutulursa yanlış ölçümler ve hatta sensörün tahrip olması söz konusu olabilir. Bu nedenle, anemometrelerin çoğuna yön okları eklenmiştir.

Termal çalışma prensibine sahip bir anemometre söz konusu olduğunda ince ölçüm probunun parçacıklara çarparak kolay bir şekilde tahrip olabileceğine dikkat edilmelidir. Bu nedenle, bu tür anemometreler yüksek partikül kirliliğinin beklendiği yerlerde kullanılmamalıdır. Bunun yerine, mekanik anemometreler veya minimum 5 m/s akış hızından itibaren pitot tüplü anemometreler kullanılabilir. Pitot tüplü anemometreler çok hassastır, son derece sağlamdır ve geniş bir hız aralığını kapsar. Ortalama alma fonksiyonu bulunan anemometreler, uygun ortalama değerleri ölçmek için tüm akış kesitinin eliptik olarak kat edilmesini sağlar.