Maßgeschneiderte Lösungen rund um die industrieelle Durchflussmesstechnik

Prinzip der integrierenden Staudrucksonde deltaflow

prinzip deltaflow

Integrierende Staudrucksonden (auch integrierendes Staurohr, Staudrucksonde; Pitotsonde) werden zur Durchflussmessung von gasförmigen oder flüssigen Fluiden wie Verbrennungsluft, Druckluft, Erdgas, Dampf, Wasser etc. in Rohrleitungen und Kanälen verwendet. Staudrucksonden haben mehrere Bohrungen in und gegen die Strömungsrichtung. An den Öffnungen entgegen der Strömungsrichtung entsteht ein dynamischer Überdruck pdyn1 Staudruck, an den Öffnungen in Strömungsrichtung entsteht ein dynamischer Unterdruck pdyn2. Innerhalb der Staudrucksonde werden die an den Wirkdrucköffnungen anliegenden Drücke gemittelt und außerhalb der Staudrucksonde gemessen. Der außerhalb der Staudrucksonde gemessen Differenzdruck dp ist die Differenz zwischen dem dynamischen Überdruck pdyn1 und dem dynamischen Unterdruck pdyn2:

dp = p1 - p2
p1 = pstat + pdyn1
P2 = pstat + pdyn2
dp = pdyn1 - pdyn2


Berechnungsgrundlagen der Durchflussmessung nach dem Differenzdruckprinzip

deltaflow-StaudrucksondeDie Durchflussberechnung nach dem Staudruckprinzip leitet sich aus dem Energieerhaltungsgesetz her. Im Anströmpunkt (Staupunkt) der Staudrucksonde wird die Strömung gebremst und wandelt ihre kinetische Energie (Geschwindigkeit) in potentielle Energie (Druck) um.

Aus dem gemessenen Differenzdruck lässt sich der Durchfluss des Fluids errechnen: Berechnungsformel Massenstrom

qm=K*pi*d^2/4*epsilon*wurzel(2*dp*rho)

Hierin sind:

qm – Massenstrom (bzw Massendurchfluss)
K – dimensionslose Kalibrierkonstante der Staudrucksonde (K-Zahl)
d – Innendurchmesser der Rohrleitung
epsilon– Expansionszahl
dp – Differenzdruck
rho – Dichte des Fluids

Die dimensionslose Kalibrierkonstante K wird von den unterschiedlichen Herstellern für ihre integrierenden Staudrucksonden ermittelt und dem Benutzer mitgeteilt. Ein typischer Wert liegt zwischen 0,62 und 0,68.

Die Expansionszahl epsilon korrigiert die Dichteänderung des Fluids durch den Druckverlust an der integrierenden Staudrucksonde. Für inkompressible Fluide (Flüssigkeiten) ist e=1; bei kompressiblen Fluiden wird epsilon kleiner 1, bleibt aber typischerweise im Bereich [0,97< epsilon < 1]. Die Dichte rho des Fluids ist die Dichte unmittelbar vor der integrierenden Staudrucksonde (rho1).

Berechnungsmodelle sind weitgehend identisch mit der ISO 5167

systec automotive luftmenegenmessung und egr messungDie Durchflussberechnung bei Staudrucksonden ist praktisch identisch, mit den Berechnungsgrundlagen der klassischen Primärelemente wie Blende, Venturi oder Düse. Diese sind in der ISO 5167 detailliert beschrieben. Einziger Unterschied in der Berechnungsformel für den Massenstrom ist der fordere Teil der Gleichung. Während bei der Staudrucksonde hier die Kalibrierkonstante K zu finden ist, steht bei den klasisschen Primärelementen hier ein Bruch in dem sich die Durchflusszahl C und das Durchmesserverhältnis beta befinden.

Da die Massenstromberechnung bis auf den konstanten forderen Teil der Gleichung identisch ist, kann die Messentromberechnung von Staudrucksonden von den meisten Kompensationsrechnern bzw Rechenmodulen in Prozessleitsystemen durchgeführt werden. Eine manuelle Programmierung ist in der Regel nicht notwendig.

 

 

Eckdaten

Medien

  • Gas, Dampf
  • Flüssigkeiten

Rohrleitungs-/Kanaldurchmesser

  • 1..25 mm deltaflow DF8
  • 20..100mm deltaflow DF12
  • 80..2500mm deltaflow DF25
  • 200..15000mm deltaflow DF44

Prozessbedingungen

  • –200 bis zu 1240 °C
  • 0..690 bar
  • Ultrareine bis stark verschmutze, aggressive Medien
  • Eex ia, ATEX

Prüfungen/Zulassungen (Auszug)

  • Baumusterprüfung nach Druckgeräterichtline z.B. für Hochdruckdampf und Speisewasser im Dampfkesselbereich, PED 97/23/EC, TRD
  • PtB-überprüfte Genauigkeit von deutlich besser 1% vom Messwert
  • Fertigung nach DIN EN ISO 9001:2008

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