Was sind Hitzdraht-Messsysteme?

Hitzdraht-Messsysteme sind Geräte zur Messung der Geschwindigkeit von Fluiden, insbesondere von Gasen und Flüssigkeiten. Sie werden häufig in der Strömungs- und Klimatechnik eingesetzt. Das Prinzip basiert auf der Messung der Abkühlung eines beheizten Drahtes, der im Fluidstrom positioniert ist. Je schneller das Fluid über den Draht strömt, desto stärker wird dieser abgekühlt. Durch die Auswertung dieser Abkühlung kann die Strömungsgeschwindigkeit des Fluids bestimmt werden.

Funktionsprinzipien und Komponenten eines Hitzdraht-Messsystems

1. Beheizter Draht: Ein sehr dünner Draht (oft aus Materialien wie Platin oder Wolfram) wird elektrisch beheizt, sodass seine Temperatur höher ist als die des umgebenden Mediums.
2. Abkühlung durch Strömung: Das vorbeiströmende Fluid entzieht dem Draht Wärme. Diese Abkühlung hängt von der Strömungsgeschwindigkeit ab: Je schneller die Strömung, desto mehr Wärme wird entzogen.
3. Widerstand und elektrische Messung: Der Draht ist in einem elektrischen Stromkreis eingebunden, und seine Temperatur beeinflusst seinen elektrischen Widerstand. Bei der konstanten Strommethode wird der Widerstand überwacht und die Spannung gemessen. Bei der Konstanttemperaturmethode wird die Temperatur konstant gehalten, und der zur Erwärmung benötigte Strom variiert je nach Strömung.
4. Kalibrierung und Messauswertung: Hitzdraht-Messsysteme müssen kalibriert werden, um eine präzise Beziehung zwischen Strömungsgeschwindigkeit und gemessener Spannung oder Stromstärke herzustellen. Die erfassten Daten können dann genutzt werden, um die Strömungsgeschwindigkeit quantitativ zu bestimmen.

Anwendungsbereiche

• Strömungsmechanik: Untersuchung und Analyse von Strömungsfeldern, wie z. B. in Windkanälen.
• Klimatechnik und Lüftung: Messung von Luftströmungen in Gebäuden oder Anlagen.
• Automobil- und Flugzeugbau: Untersuchung der Aerodynamik und des Strömungsverhaltens um Karosserien und Flügel.

Vorteile und Einschränkungen

Vorteile:

• Sehr empfindlich und genau, insbesondere für niedrige Strömungsgeschwindigkeiten.
• Schnelle Reaktionszeit, daher gut für ungleichmäßige und turbulente Strömungen geeignet.

Einschränkungen:

• Empfindlich gegenüber Temperaturschwankungen im Medium, da diese die Kalibrierung beeinflussen können.
• Hitzdrahtsensoren sind empfindlich und können in stark verunreinigten oder korrosiven Umgebungen beschädigt werden.
• Insgesamt bieten Hitzdraht-Messsysteme eine exakte und detaillierte Möglichkeit zur Strömungsmessung, insbesondere in Forschungs- und Entwicklungsbereichen, wo präzise und schnelle Messungen gefragt sind.