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Frank Kameier Strömungstechnik II 5 . Vorlesung - Volumenstromessverfahren

Frank Kameier Strömungstechnik II 5 . Vorlesung - Volumenstromessverfahren. • Strömungsgeschwindigkeitsmessung - Prandtlsches Staurohr - Anemometer (Halbschalen / Ultraschall) • Integrale Messverfahren zur Volumenstrombestimmung: - Ultraschallverfahren

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Frank Kameier Strömungstechnik II 5 . Vorlesung - Volumenstromessverfahren

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Presentation Transcript

  1. Frank Kameier Strömungstechnik II 5. Vorlesung - Volumenstromessverfahren • Strömungsgeschwindigkeitsmessung - PrandtlschesStaurohr - Anemometer (Halbschalen / Ultraschall) • Integrale Messverfahren zur Volumenstrombestimmung: - Ultraschallverfahren - Einlaufdüse (Wirbelfadendüse) - Blende - Venturidüse - Wirbelfrequenzzähler

  2. inkompressibel Beispiel: Prandtlsches Staurohr 0 2 =Staupunkt (c=0)

  3. Druckverlauf entlang des Prandtlschen Staurohrs aus: Schade/Kunz/Kameier/Paschereit, 2013

  4. PrandtlschesStaurohr in kompressibler Strömung kompressibel aus: Schade/Kunz, 2013.

  5. Volumenstromberechnung aus einem Geschwindigkeitsprofil (kreisrundes Rohr) geschwindigkeitsprofil181002.xls

  6. Volumenstromberechnung und Grenzschichteinfluss siehe: rohrprofil_grenzschichteinfluss050108.xls

  7. Volumenstromberechnung und Grenzschichteinfluss siehe: rohrprofil_grenzschichteinfluss050108.xls

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

  9. Berechnung des Turbulenzgrades aus der Standardabweichung  der Messwerte: Akustische Strömungsmessung: Ultraschallanemometer Laufzeitanalyse l Empfänger cll c  c a Sender Anwendung: Turbulenzmessung, Meteorologie, Windenergienutzung

  10. http://ifs.muv.fh-duesseldorf.de/Veroeffentlichungen/veroeffentlichung_lackmann_deiss.pdfhttp://ifs.muv.fh-duesseldorf.de/Veroeffentlichungen/veroeffentlichung_lackmann_deiss.pdf

  11. Ablösung an einer umströmten Kugel: laminare Grenzschicht turbulente Grenzschicht

  12. Vergleich Halbkugel Kegelstumpf Ablösebereich 10° fester Ablösepunkt {

  13. Akustische Strömungsmessung: SODAR Anwendung: Geschwindigkeits- und Turbulenzprofile, Meteorologie, Windenergienutzung Analyse der Dopplerfrequenz

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

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

  16. Volumenstrombestimmung mittels Ultraschall: Geschwindigkeitsprofil stromab eines Saugkastens

  17. Volumenstrombestimmung mittels Ultraschall –Laufzeitdifferenzverfahren l Empfänger cll c  c a Sender

  18. Volumenstrombestimmung mittels Ultraschall bei stark gestörten Strömungsprofilen Aufbau 1 Aufbau 2

  19. Volumenstrombestimmung mittels Ultraschall – Laufzeitdifferenzverfahren a cII

  20. Volumenstrombestimmung mittels Ultraschall – Messgenauigkeit Saugkasten – 200mm langes Rohr - Ultraschallaufnehmer (Aufbau II) qv=2,8m³/s 32 40 30 c_Bl. c_Ultra. 28 30 26 Mittelwerte 24 c [m/s] Fehler [%] 20 22 Mittelwert 20 10 18 16 0 0 90 180 270 360 0 90 180 270 360 Saugkastenposition [°] Saugkastenposition [°]

  21. 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.

  22. 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 ?

  23. Einlaufdüse (Wirbelfadendüse) (DIN EN ISO 5167) Druckentnahme  1 mit hier

  24. Einlaufdüse (Wirbelfadendüse) (DIN EN ISO 5167)

  25. Einlaufdüse (FLT-Düse) (DIN EN ISO 5167)

  26. Einlaufdüse – Airmeter für Flugzeugtriebwerke Airmeter – Einlaufdüse zur Massenstrombestimmung eines Flugtriebwerks, Quelle: Mitarbeiterzeitung BMW Rolls-Royce, Dahlewitz, 1997.

  27. Messblende – DIN EN ISO 5167 Durchflussmessung von Fluiden mit Drosselgeräten in voll durchströmten Leitungen mit Kreisquerschnitt - Teil 2: Blenden, Ausgabe 01-2004

  28. Messblende – DIN EN ISO 5167 - inkompressibel [ m3/s ] eine Messgröße - (Differenzdruck)

  29. Messblende – DIN EN ISO 5167 - kompressibel [ m3/s ] [ kg/s ] zwei Messgrößen Isentropenexponentfür Luft

  30. Messblende – DIN EN ISO 5167 - kompressibel Erforderlich ist ein turbulentes Rohrströmungsprofil mit Re16000 2 (hier:=0.8 Re>10205) blende_din_en_iso5167_030604.xls

  31. Venturirohr Ansicht von hinten (Blick stromauf) statische Druckmessung an 4 Umfangspositionen (pVenturi)

  32. Venturirohr C = 0,9858 – 0,196  ß4,5 Ansicht von hinten (Blick stromauf)

  33. Wirbelfrequenzzähler c Wirbel-Zähler VORTY - Wirbelablösung an einem trapezförmigen Prallkörper Karmansche Wirbelstraße hinter einem umströmten Zylinder, vgl. Feynman (1974). Kleine Durchsätze können nicht gemessen werden: Remin140000(Herstellerangabe 20000) cmin13 m/s(Herstellerangabe 1,9 m/s)

  34. Wirbelfrequenzzähler – Anwendung Brennwertheizgerät aus: HLH 2/2008

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