Prof. Dr.-ln S. K.W Bonfi g Technische Durchflußmessung unter besonderer Berücksichtigung neuartiger Durchf lußmeßverfahren Bibliothek des Fachgebiete» Hydraulik und Hydrologie Technische Hochschule Darmstadt D-6100 Darmstadt/Petersenstraße iov.-n».. VULKAN VERLAG ESSEN
Verwendete Formelzeichen 11 Einleitung 12 Übersicht 13 1. Volumetrische Meßverfahren 15 1.1. Übersicht 15 1.2. Volumenzähler mit festen Meßkammerwänden (Auslaufzähler) 16 1.2.1. Prinzip und Eigenschaften 16 1.2.2. Auslaufzähler mit feststehenden Meßgefäßen 16 1.2.3. Kippzähler 17 1.2.4. Trommelzähler 18 1.3. Volumenzähler mit beweglichen Meßkammerwänden (Verdrängungszähler) 20 1.3.1. Prinzip und Eigenschaften 20 1.3.2. Einkolbenzähler 21 1.3.3. Mehrkolbenzähler 22 1.3.4. Ringkolbenzähler 23 1.3.5. Ovalradzähler 25 1.3.6. Servogestützte Volumenzähler 27 1.3.7. Drehkolbengaszähler 29 1.3.8. Nasse Gaszähler 30 1.3.9. Trockene Gaszähler 31 1.4. Volumenzähler mit Meßflügeln (Turbinenzähler) 32 1.4.1. Allgemeines 32 1.4.2. Woltmann-Zähler 33 1.4.3. Turbinenzähler mit kontaktloser elektronischer Übertragung... 34 1.4.4. Eintauch-Turbinenzähler 37 1.4.5. Flügelradzähler 38 1.4.6. Schraubenradgaszähler 39 1.5. Vergleich der Volumenzähler 41 2. Wirkdruckverfahren 42 2.1. Blenden 48 2.2. Düsen 51 2.3. Venturi-Drosselgeräte 55 2.4. Vergleich Düse-Blende-Venturirohr 58 2.5. Druckverluste von Drosselgeräten 61
2.6. Fehlermöglichkeiten bei genormten Drosselgeräten und deren Beseitigung 62 2.6.1. Drallströmung 62 2.6.2. Änderung der achsialen Geschwindigkeitsverteilung 63 2.6.3. Fehler durch Kantenunschärfe und Verschmutzung 66 2.6.4. Zusammenfassung über Auswirkungen auf die Durchflußzahlen... 66 2.7. Sonderbauformen 66 2.7.1. Segmentblende 66 2.7.2. Ausflußmessung 68 2.7.3. Drosselgeräte für kleine Re-Zahlen 69 2.8. Staudruckverfahren 71 2.9. Annubar-Durchflußmesser 73 2.10. Durchflußmeßverfahren mit Stauscheibe 73 2.11. Auswirkung von Dichteänderungen des Meßmediums auf das Meßergebnis 76 3. Durchflußmessung aus dem Druckabfall in geraden Rohren 77 4. Durchflußmessung aus den Trägheitskräften gekrümmter Strömungen 81 5. Durchflußmessung aus der Kraft auf angeströmte Körper 85 5.1. Schwebekörper-Durchflußmesser 85 5.2. Federscheibendurchflußmesser 89 5.3. Klappendurchflußmesser 91 5.4. Fiber-Durchflußmesser [25] 92 6. Höhendifferenzverfahren 96 6.1. Venturikanalmessung 96 6.2. Überfallwehr 97 7. Markier- und Impfverfahren 99 7.1. Volumendurchflußbestimmung über die Laufzeit eines Molches 100 7.2. Salzlösungsverfahren nach van Allen [125/126]... 100 7.2.1. Salzlösungs-Vergleichsverfahren (Intensitätsmethode) [125] 101 7.3. Durchflußmessung nach den Isotopenverfahren (Laufzeitmessung) 102 7.4. Geschwindigkeitsmessung unter Ausnutzung der Ionenrekombination[ 128]. 103 7.5. Geschwindigkeitsmessung nach dem Strahlungsmodulationsverfahren [ 128] 104 7.6. Ionisationsanemometer 106 8. Durchflußmessung nach dem Korrelationsverfahren 107 8.1. Prinzip des Korrelationsverfahrens 107 8.2. Korrelatorausführungsformen 113 8.3. Ein korrelatives Volumenstrommeßverfahren mit pseudozufälligen thermischen Markierungen im Strömungsmittel 114
9. Magnetisch-induktive Durchflußmessung > 116 9.1. Einleitung 116 9.2. Die Theorie der magnetisch-induktiven Durchflußmessung 116 9.3. Magnetisch-Induktive Durchflußmessung mit Wechselfeld 120 9.3.1. Elektrochemische Störgleichspannung 120 9.3.2. Induktive und kapazitive Störspannungen 121 9.3.3. Äußere Störspannungen 122 9.3.4. Meßsignalerfassung 122 9.3.5. Spannungen und Phasenbeziehungen am Meßwertaufnehmer bei Betrieb mit sinusförmiger Erreger-Spannung [176] 124 9.3.6. Blockschaltbild und Beschreibung des Meßwertumformers 125 9.3.7. Magnetisch-induktive Durchflußmessung mit kapazitivem Signalabgriff 127 9.4. Magnetisch-induktive Durchflußmessung mit geschaltetem Gleichfeld... 128 9.4.1. Begründung des Verfahrens 128 9.4.2. Blockschaltbild des Meßwertumformers TIV 60 mit geschaltetem Gleichfeld 130 9.4.3. Praktische Erfahrungen mit geschaltetem Gleichfeld 133 9.5. Magnetisch-induktive Durchflußmessung mit Mehrfach-Elektrodenpaaren 133 9.6. Bewertung der magnetisch-induktiven Durchflußmessung 136 9.6.1. Eigenschaften 136 9.6.2. Genauigkeit und Fehlergrenzen bei der magnetisch-induktiven Durchflußmessung 137 9.6.3. Anwendungsgebiete 138 9.7. Magnetisch-induktive Durchflußmessung in offenen Kanälen 138 9.7.1. Mit diagonalem Magnetfeld und Elektrodenumschaltung 138 9.7.2. Magnetisch-induktive Durchflußmessung mit zeitlich trapezförmigem Feld 141 9.7.3. Magnetisch-induktive Durchflußmessung mit elektromagnetischem Drehfeld 142 9.7.4. Magnetisch-induktive Durchflußmessung mit Linienelektroden... 145 9.8. Magnetisch-induktive Durchflußmessung mit Durchflußsonden 146 9.8.1. Magnetisch-induktive Durchflußsonden 147 9.8.2. Magnetisch-induktives Durchflußsondenpaar 147 10. Durchflußmessung auf thermischer Grundlage 149 10.1. Hitzdrahtmethode 149 10.2. Geschwindigkeitsmessung mittels Thermosonden 153 10.3. Strömungsmesser mittels Kaltleiter 154 10.4. Heißfilmanemometer als Massendurchflußmesser für Gase 156 10.5. Aufheizverfahren 160 10.6. Das thermodynamische Verfahren 164 11. Ultraschall-Strömungsmessung 165 11.1. Prinzip der Ultraschall-Strömungsmessung 165 11.2. Physikalische Grundlagen und Ableitung der Grundgleichungen 167
10 Inhaltsverzeichnis 11.3. Prinzipielle Meßmöglichkeiten 171 11.3.1.Direkte Laufzeitmessung 171 11.3.2. Direkte Laufzeitdifferenzmessung 172 11.3.3.Phasendifferenzmessung 173 11.3.4. Abtriftmethode 174 11.3.5.Ultraschallmessung mittels des Doppler-Effektes 176 11.4. Anordnungen zur Ultraschall-Durchflußmessung 178 11.4.1. Verfahren mit einem oder mehreren Meßpfaden 178 11.4.2. Meßköpfe außen auf dem Meßrohr.. 180 11.4.3.Reflexionsverfahren 180 11.4.4. Interdigitalwandler 180 11.4.5.Elektrische Auswertung 181 11.5. Bewertung 181 12. Massendurchflußmessung nach Coriolis-Prinzip und Drehimpuls 183 12.1. Massendurchflußmessung nach dem gyrostatischen Prinzip 183 12.2. Massendurchflußmessung nach dem Drehimpulserhaltungsgesetz 188 13. Wirbel- und Draüdurchflußmesser 190 13.1. Wirbelfrequenz-Durchflußmessung 190 13.1.1. Allgemeines 190 13.1.2.Meßprinzip 190 13.1.3. Dimensionierung des Prallkörpers 192 13.1.4. Erfassung der Wirbelfrequenz 193 13.1.5. Verarbeitung desmeßsignals 196 13.1.6. Grundsätzliche Vorteile und Grenzen des Einsatzes 197 13.2. Dralldurchflußmesser 198 14. Schwingkörper-Durchflußmesser 201 15. Koronaanemometer 204 16. Geschwindigkeitsmessung mittels Laser 206 16.1. Verfahren mittels Laufzeitmessung 206 16.2. Verwendung des Dopplereffektes 207 16.2.1.Prinzip 207 16.2.2. Ausführungen 209 16.2.3. Bewertung 210 17. Durchflußmessung mit Hilfe von Kernresonanz 212 18. Schrifttum 214 19. Stichwortverzeichnis 223