Durchflussmesser. 4.4 Durchflussmessung. Durchflussmesser. Schwebekörperverfahren. V Q = t. Mengenmessung: Bestimmung des Stoffvolumens oder Masse

Transkript

1 4.4 Durchflussmessung Durchflussmesser Mengenmessung: esimmung es Soffvolumens oer Masse Durchfluss, olumen, Zei Durchflussmesser 3 Schwebekörperverfahren 4 Konisches Rohr Schwebekörper Für Gase un Flüssigkeien Eisensab inukiver Wegaufnehmer Durchflussmessung Wegmessung

2 A Wirkruckmessumformer 5 A Wirkruckmessumformer 6 Rohr A A v v p v v p p p Koninuiäsgleichung: Prouk aus Geschwinigkei v un uerschnisfläche A is konsan p p p ernoulli: In reibungsfreien saionären Srömungen is Summe aus kineischer Energieiche, poenieller ageenergie (Diche) un Druck konsan Abnahme es saischen Drucks bei Zunahme er Geschwinigkei v > v p > p Durchfluss ~ p Differenzruckmesser olumenurchfluss-messung hermischer Massenurchflussmesser 7 hermischer Massenurchflussmesser 8 für kleine Söme : ~ M Wärmesenke Wärmesenke hermoelemen hermoelemen Rohr, geheiz Gas (Flüssigkei) Rohr, geheiz Rohr m 0

3 hermischer Massenurchflussmesser 9 Inukiver Durchflussmesser 0 Wärmesenke hermoelemen Magnefel senkrech zur Flussrichung ei leifähiger Flüssigkei wir Spannung inuzier Gas Rohr, geheiz (Flüssigkei) Rohr m 0 v m > 0 Elekroe Inukiver Durchflussmesser Inukiver Durchflussmesser v v F m e v F m F e Elekroe F e e v eispiel: Elekroe 0,3 5 cm v 0 cm/s,5 m 4 eifähigkei Wasser: es. Wasser: Kohlenwassersoffe π π v 4 > µs/cm µs/cm µs/cm < µs/cm

4 Inukiver Durchflussmesser 3 lraschall-durchflussmessung 4 nsicherhei (Richigkei): ± 0.% es Messwers Präzision (Wieerholbarkei): ± 0.05% emperaurbereich: -0 C bis 80 C Effek: Fließenes Meium (Flüssigkei oer Gas) is räger er Schallwelle Schallwelle wir bei ewegung es Meiums migeführ un besiz scheinbar anere Geschwinigkei Sener/Empfänger Sener/Empfänger lraschall-durchflussmessung 5 lraschall-durchflussmessung Eliminierung er Abhängigkei von er Schallgeschwinigkei 6 Möglich: Messung er Zei un erechnung er Geschwinigkei un es Flusses c + v cos() c v cos() A v π ( sin( ))( c ) 4 cos( ) Problem: Schallgeschwinigkei is sark von emperaur abhängig (Wasser: Änerung von ca. 3,5 m/s pro K) ösung: Messung er Zeien un ( Sing-Aroun ) c + v cos( ) v cos( ) c v cos( ) erechnung er Geschwinigkei unabhängig von er Schallgeschwinigkei

5 lraschall-durchflussmessung Eliminierung er Abhängigkei von er Schallgeschwinigkei: Herleiung 7 lraschall-durchflussmessung 8 ösung: Messung er Zeien un ( Sing-Aroun ) c erechnung er Geschwinigkei unabhängig von er Schallgeschwinigkei c + v cos( ) v cos() c c v cos( ) ( v cos() + ) v cos( ) + v cos( ) v cos( ) m 60 c 450m / s 0,689536ms 0,689774ms v cos( ) v v v (, ) ( cos( ) ) + ( cos( ) ) Messergebnis: v (0,5004 ± 0,0059) m/s 0,0 lraschall-durchflussmessung Zei, Frequenz 0 Zeieinhei: Sekune (s) Anere Einheien: min 60 s, h 60 min, 4 h Zeimessung echnisch urch perioische orgänge realisier Frequenzregelung Sellen (Phase) Energiequelle Resonaor Zähler/eiler Anzeige Energiequelle Gewich Feer aerie Resonaor Penel nruh Schwingquarz Zähler/eiler Zahnräer Flip-Flop Anzeige Zeiger EDs CDs

6 Zeimessung Zeimessung Zeimessung Zählen er Impulse eines Referenzsignals (f ref ) währen er zu messenen Zei x Sar-/Sop-Signal X Referenzfrequenz f ref N X f X ref _ ND-Gaer akflankengeseueres Flip-Flop & ZE N x Zähler Signal seuer orzei, währen er Impulse es Referenzsignals gezähl weren Sar-/Sop-Signal X Referenzfrequenz f ref Frequenzsignal Sar-/Sop-Signal ZE _ Sar Sop & ZE N x Frequenzmessung 3 Frequenzmessung Impulse es Frequenzsignals währen vorgegebener Zei ref weren gezähl N f X X ref Referenzzei ref _ Frequenzsignal f X & N x