Endress+Hauser Proline Prowirl F 200 Bedienungsanleitung Seite 18

Grundlagen
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6 Grundlagen
Das Wirbeldurchfluss-Messprinzip ist ein universelles Messprinzip: Es ermöglicht die Mes-
sung von Flüssigkeiten, Gasen und Dämpfen. Durch das sehr robuste Design des Messge-
räts ist es das bevorzugte Durchflussmessgerät in Dampfanwendungen. Zur industriellen
Dampferzeugung werden Dampfkessel verwendet. Dampf ist das effizienteste Energie-
transfermedium. Die zwei Hauptanwendungen sind die Übertragung von thermischer
Energie (Gebäudeheizung, Koch- und Heizprozesse) und kinetischer Energie (Turbinen in
Kraftwerken). Der Dampf direkt am Auslass eines Kessels ohne Überhitzer ist in gesättig-
ter Form vorhanden und wird als Sattdampf bezeichnet. Diese Dampfform hat eine theore-
tische Dampfqualität von 100 % (x = 1). Bezogen auf ein geschlossenes Volumen
beschreibt Sattdampf den Zustand, an dem der letzte Wassertropfen gasförmig geworden
ist. Sobald diesem Dampf Energie entzogen wird, bildet sich Kondensat. In diesem Wärme-
übergang ist eine große Menge Energie (latente Enthalpie h
Dampf bildet sich aus Sattdampf, wenn bei konstantem Druck die Temperatur erhöht wird
oder bei konstanter Temperatur ein Druckabfall stattfindet.
6.1 Dampfqualität
Nassdampf beschreibt ein Zweiphasengemisch. Es besteht ein thermodynamisches Gleich-
gewicht zwischen Sattdampf und Kondensat. Eine Dampfqualität von z.B. 80 % bedeutet,
dass 80 % des Masseflusses in gasförmigen Zustand und 20 % des Masseflusses in flüs-
sigem Zustand vorliegen.
Die Dampfqualität x wird auf den Massefluss bezogen. Eine Dampfqualität von 50 %
bedeutet nicht, dass das halbe Rohr mit Wasser gefüllt ist.
6.1.1 Volumetrischer Vergleich
Dampfqualität ist ein Massenverhältnis:
x =  : ( + 
Dampf Dampf Kondensat
Beispiel 1
In einem geschlossenen Volumen sind 80 % des Massenanteils in Form von Sattdampf und
20 % des Massenanteils in Form von Kondensat vorhanden ( = 80 % Dampfqualität). Dies
entspricht bei 10 bar (145 psi) Absolutdruck im Volumen 99,9 Volumen-Prozent Satt-
dampf und 0,1 Volumen-Prozent Kondensat, da die Dichte des Kondensats um den Faktor
200 größer als die von Dampf ist.
Beispiel 2
Durch eine Rohrleitung (DN 100 (4")) fließen bei einem Druck von 8 bar (116 psi) und
einer Temperatur von +170 °C (+338 °F), 4 000 kg (8 818,5 lb) Dampf pro Stunde. Die
Dampfqualität beträgt 80 %. Der Dampf strömt mit einer Geschwindigkeit von
36 m/s (118,1 ft/s). Unter der Annahme, dass es sich um eine Ringströmung handelt
→  19 und die Geschwindigkeit des Kondensats 2 m/s (6,6 ft/s) beträgt, kann eine
volumetrische Vergleichsgröße berechnet werden. Bei einer Dampfqualität von 80 %
würde die entstehende Ringströmung eine Dicke von 0,5 mm (0,02 in) haben.
6.1.2 Massekompensation
Das primäre Messsignal beim Wirbelzähler-Messprinzip ist der Volumenstrom. Der Volu-
menstrom der gasförmigen Phase (primäre Phase) kann mit konventionellen Wirbelurch-
fluss-Messgeräten hinreichend genau gemessen werden. Meistens ist der Anwender
jedoch am Massefluss oder am Energiefluss des Dampfes interessiert, da die Hauptaufgabe
in Dampfanwendungen die Übertragung oder Abgabe von Energie ist. Moderne Wirbel-
durchfluss-Messgeräte bieten für diesen Fall eine Kompensation der gasförmigen Phase
Proline Prowirl F 200 PROFINET mit Ethernet-APL
)
) enthalten. Überhitzter
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