Kameier Volumenstrommessverfahren 2. Vorlesung Strömungstechnik II PEU Strömungsgeschwindigkeitsmessung - Prandtlsches Staurohr - Anemometer (Halbschalen / Ultraschall) Integrale Messverfahren zur Volumenstrombestimmung: - Ultraschallverfahren - Einlaufdüse (Wirbelfadendüse) - Blende - Venturidüse - Wirbelfrequenzzähler

Kameier Beispiel: Prandtlsches Staurohr 0 2 =Staupunkt (c=0) 1

Kameier Druckverlauf entlang des Prandtlschen Staurohrs aus: Schade/Kunz/Kameier/Paschereit,

Kameier Prandtlsches Staurohr in kompressibler Strömung aus: Schade/Kunz,

Kameier geschwindigkeitsprofil xls Volumenstromberechnung aus einem Geschwindigkeitsprofil (kreisrundes Rohr) 4

Kameier Volumenstromberechnung und Grenzschichteinfluss siehe: rohrprofil_grenzschichteinfluss xls 5

Kameier Volumenstromberechnung und Grenzschichteinfluss siehe: rohrprofil_grenzschichteinfluss xls 6

Kameier Deutsche Bauart: Grundform Halbkugel Hersteller: Thies Clima Dänische Bauart: Grundform Kegel Hersteller: Vektor Halbschalen- und Ultraschallanemometer z.B. für den Einsatz an Windkraftanlagen. 7

Kameier Berechnung des Turbulenzgrades aus der Standardabweichung der Messwerte: Akustische Strömungsmessung: Ultraschallanemometer Laufzeitanalyse c c ll l a Empfänger Sender c Anwendung: Turbulenzmessung, Meteorologie, Windenergienutzung 8

Kameier Vector Met One Zu Prandtlschem Staurohr

Kameier Ablösung an einer umströmten Kugel: laminare Grenzschichtturbulente Grenzschicht 10

Kameier Vergleich HalbkugelKegelstumpf { Ablösebereich 10°fester Ablösepunkt 11

Kameier Akustische Strömungsmessung: SODAR Anwendung: Geschwindigkeits- und Turbulenzprofile, Meteorologie, Windenergienutzung Analyse der Dopplerfrequenz 12

Kameier Akustische Strömungsmessung: SODAR Geschwindigkeitsprofil Offshore Messungen (Nov. 2001) (Frequenzen zwischen 1500 und 3000 Hz) 13

Kameier Volumenstrombestimmung mittels Ultraschall bei stark gestörten Strömungsprofilen Ultraschall Durchflussmessung von Fluiden mit Drosselgeräten DIN EN ISO 5167 Teil 3 (1998) 14

Kameier Volumenstrombestimmung mittels Ultraschall: Geschwindigkeitsprofil stromab eines Saugkastens 15

Kameier l a Empfänger Sender c c c ll Volumenstrombestimmung mittels Ultraschall – Laufzeitdifferenzverfahren 16

Kameier Volumenstrombestimmung mittels Ultraschall bei stark gestörten Strömungsprofilen Aufbau 1Aufbau 2 17

Kameier Volumenstrombestimmung mittels Ultraschall – Laufzeitdifferenzverfahren a c II 18

Kameier Saugkasten – 200mm langes Rohr - Ultraschallaufnehmer (Aufbau II) q v =2,8m³/s Mittelwerte c_Bl. c_Ultra. c [m/s] Saugkastenposition [°] Mittelwert Fehler [%] Saugkastenposition [°] Volumenstrombestimmung mittels Ultraschall – Messgenauigkeit 19

Kameier Unter welchen Rahmenbedingungen funktioniert das Ultraschallmessverfahren mit hoher Genauigkeit: - einzelne Messpfade dürfen keine exponierten Werte ermitteln, - Anzahl der Messpfade muss in Relation zur Störung genügend groß sein, - Messung besser unmittelbar stromauf von Einbauten. 20

Kameier Geschwindigkeitsprofil einer Wirbelfadendüse !Wirbelfadenduese gamma=1 L=1 y=linspace(-0.25,0.25) u=gamma.*L./(pi*(L^2-y.^2)) plot(y,u) axis([-0.3,0.3,0,0.4]) xlabel('y[m]');ylabel('u[m/s]') Welche Einheit hat die Wirbelstärke ? 21

Kameier Druckentnahme Einlaufdüse (Wirbelfadendüse) (DIN EN ISO 5167) 1 mit hier 22

Kameier Einlaufdüse (Wirbelfadendüse) (DIN EN ISO 5167) 23

Kameier Einlaufdüse (FLT-Düse) (DIN EN ISO 5167) 24

Kameier Einlaufdüse – Airmeter für Flugzeugtriebwerke Airmeter – Einlaufdüse zur Massenstrombestimmung eines Flugtriebwerks, Quelle: Mitarbeiterzeitung BMW Rolls-Royce, Dahlewitz,

Kameier Messblende – DIN EN ISO 5167 Durchflussmessung von Fluiden mit Drosselgeräten in voll durchströmten Leitungen mit Kreisquerschnitt - Teil 2: Blenden, Ausgabe

Kameier Messblende – DIN EN ISO inkompressibel eine Messgröße - (Differenzdruck) [ m 3 /s ] 27

Kameier Messblende – DIN EN ISO kompressibel [ m 3 /s ] [ kg/s ] Isentropenexponent für Luft zwei Messgrößen 28

Kameier blende_din_en_iso5167_ xls Erforderlich ist ein turbulentes Rohrströmungsprofil mit Re (hier: =0.8 Re>10205) Messblende – DIN EN ISO kompressibel 29

Kameier Venturirohr Ansicht von hinten (Blick stromauf) statische Druckmessung an 4 Umfangspositionen ( p Venturi ) 30

Kameier Venturirohr C = 0,9858 – 0,196 ß 4,5 Ansicht von hinten (Blick stromauf) 31

Kameier Wirbelfrequenzzähler Wirbel-Zähler VORTY - Wirbelablösung an einem trapezförmigen Prallkörper c Karmansche Wirbelstraße hinter einem umströmten Zylinder, vgl. Feynman (1974). Kleine Durchsätze können nicht gemessen werden: Re min (Herstellerangabe 20000) c min 13 m/s (Herstellerangabe 1,9 m/s) 32

Kameier Wirbelfrequenzzähler – Anwendung Brennwertheizgerät aus: HLH 2/