Messung von Durchfluss

Durchsatz eines Fluids pro Zeiteinheit durch einen Querschnitt

• Massenfluss (kg/h)

• Volumenfluss (m^3/s)

Durchflussmessung durch energetische Beziehungen einer Strömung

Ausnutzung eines charakteristischen Druckabfalls

• Verengungen, Blenden, Düsen, Messproben

Venturi-Rohr

• Rohr mit Verengung im Querschnitt

Zähler bestimmen Mengenmaß in Zeitabschnitt

• aufsteigendes Zählwerk (Bsp: Wasseruhr)

Unmittelbare Volumenzähler

• Bestimmtes Volumen (Bsp: Ovalradzähler)

Mittelbare Volumenzähler

• keine Messkammer (Bsp: Flügelradzähler)

Verdrängungszähler

• Unmittelbare Volumenszähler (Bsp: Ringkolbenzähler)

Flügelradzähler

• Drehgeschwindigkeit proportional zu Durchfluss

Flügelrad-Anemometer

• “Windmesser”

• Windgeschwindigkeit

Balance zwischen Gewichtskraft FG, statischer Austriebskraft F_A und Strömungswiderstand F_R

einfach aber ungenau

Magnetic Flow Meter

Messung von el. leitenden Fluiden

• Erzeugung von Ladungen durch Wechselfeld im Fluid

• Bewegte Ladungen induzieren Spannung

Durchfluss

• 𝑄 = 𝑣 ⋅ 𝐴 = 𝑣 ⋅ 𝐷 2𝜋/4

Nicht invasiv, skalierbar

Ausnutzung der Kárámanschen Wirbelstraße

Wirbelfrequenz 𝑓 = 𝑓(𝑣)

𝑓 = 𝑣/𝑑 ⋅ 𝑆𝑟

𝑉’ ∝ 𝑓

Detektion der Wirbelfrequenz (Druckschwankungen)

=> Drucksensoren

Direkte Messung der Strömungsgeschwindigkeit

• Einspritzung einer Markierung

• Zwei Sensoren bekannten Abstands => Zeitmessung

𝑄 = 𝑣 ⋅ 𝐴 = 𝑣 ⋅ 𝐷 2𝜋/4

Laufzeitmessung (Time-of-Flight)

• Möglichst homogenes Fluid

• Schallwelle durch Fluid “verweht”

Frequenzverschiebung

• Bei Inhomogenitäten im Fluid

• Bewegtes Partikel fungiert als bewegter Emitter

Ultraschall Durchflussmessung auch bei rauen Bedingungen nutzbar

Ultrasonic-Beamforming

• geschlossener Regelkreis um Intensität des Ultraschalls am Empfänger konstant zu halten

Coriolis-Effekt

• Trägheitskraft bei Bewegung in rotierendem Bezugssystem

• Ablenkung von Gerader => Corioliskraft (Scheinkraft)

Massenträgheit eines Fluids bei Bewegung entlang Radius

• periodische Oszillation von Rohr

• Ausmaß der Verformung => Maß für Strömungsgeschwindigkeit

Kaloriemetrischer Durchflussmesser

• Hitzdrahtmerhode

  • Heizelement in Strömung auf konst. Temp. halten

  • Abgegebene Wärme prop. zu Strömungsgeschw.

• Aufheizverfahren

  • Erwärmung des Fluids

  • Messung der Erwärmung in Strömungsrichtung

  • Überwachung der Strömung

  • Kalibrierung notwendig

Laser-Doppler-Anemometrie

Laserstrahl aufgeiteilt und Strahlen gekreuzt

Interferenzmuster im Kreuzungsbereich

Schwebung auf Fotodetektor (Zu- und abnehmende Amplitude)

Partikelgröße << Wellenlänge

Hochgenau