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FLUXUS F808, F809
Schallgeschwindigkeit c
Die Geschwindigkeit, mit der sich der Schall ausbreitet. Die Schallgeschwindigkeit hängt von den mechanischen Eigen-
schaften des Fluids oder Rohrmaterials ab. Bei Rohrmaterialien und anderen Festkörpern wird zwischen der longitudina-
len und der transversalen Schallgeschwindigkeit unterschieden. Für die Schallgeschwindigkeit einiger Fluide und Rohr-
materialien siehe Anhang C.1.
Strömungsgeschwindigkeit v
Mittelwert aller Strömungsgeschwindigkeiten des Fluids über der Rohrquerschnittsfläche.
Akustischer Kalibrierfaktor k
c
k
=
----------- -
a
sin
Der akustische Kalibrierfaktor k
und dem Einstrahlwinkel ergibt (siehe Abb. 3.2). Der Ausbreitungswinkel im angrenzenden Fluid oder Rohrmaterial ergibt
sich nach dem Brechungsgesetz:
c
c
c
k
=
=
=
----------- -
----------- -
---------- -
a
sin
sin
sin
Strömungsmechanischer Kalibrierfaktor k
Mit dem strömungsmechanischen Kalibrierfaktor k
im Bereich des Schallstrahls auf den Wert der Strömungsgeschwindigkeit über der gesamten Rohrquerschnittsfläche um-
gerechnet. Bei einem voll ausgebildeten Strömungsprofil hängt der strömungsmechanische Kalibrierfaktor nur von der
Reynoldszahl und der Rauigkeit der Rohrinnenwand ab. Der strömungsmechanische Kalibrierfaktor wird vom Messumfor-
mer für jede Messung neu berechnet.
·
Volumenstrom
V
·
V
= v · A
Das Volumen des Fluids, das in einer bestimmten Zeit durch das Rohr fließt. Der Volumenstrom ergibt sich aus dem Pro-
dukt der Strömungsgeschwindigkeit v und der Rohrquerschnittsfläche A.
m ·
Massenstrom
·
m ·
=
V
· ρ
Die Masse des Fluids, die in einer bestimmten Zeit durch das Rohr fließt. Der Massenstrom ergibt sich aus dem Produkt
·
des Volumenstroms
V
und der Dichte ρ.
3.2.2
Messung der Strömungsgeschwindigkeit im TransitTime-Modus
Die Signale werden von einem Sensorpaar abwechselnd in und entgegen der Flussrichtung gesendet und empfangen.
Wenn das Fluid, in dem sich die Signale ausbreiten, fließt, werden die Signale mit dem Fluid mitgeführt. Diese Verschie-
bung bewirkt beim Signal in Flussrichtung eine Verkürzung und beim Signal entgegen der Flussrichtung eine Verlänge-
rung der Strecke im empfangenden Sensor (siehe Abb. 3.2 und Abb. 3.3). Dadurch ändern sich auch die Laufzeiten. Die
Laufzeit des Signals in Flussrichtung ist kürzer als entgegen der Flussrichtung. Diese Laufzeitdifferenz ist proportional zur
mittleren Strömungsgeschwindigkeit.
Die mittlere Strömungsgeschwindigkeit des Fluids ergibt sich aus:
t
----------- -
v = k
· k
·
Re
a
2 t
fl
mit
v
– mittlere Strömungsgeschwindigkeit des Fluids
k
– strömungsmechanischer Kalibrierfaktor
Re
k
– akustischer Kalibrierfaktor
a
Δt
– Laufzeitdifferenz
t
– Laufzeit im Fluid
fl
12
a
ist ein Sensorparameter, der sich aus der Schallgeschwindigkeit c innerhalb des Sensors
a
Re
wird der zunächst gemessene Wert der Strömungsgeschwindigkeit
Re
3 Grundlagen
UMFLUXUS_F808_809V1-2-1DE, 2019-08-23
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