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FLUXUS F70x
Laufzeitdifferenz ∆t
Differenz der Laufzeiten der Signale. Beim TransitTime-Verfahren wird die Laufzeitdifferenz der Signale in und entgegen
der Flussrichtung gemessen, beim NoiseTrek-Verfahren die Laufzeitdifferenz des Signals vom Sensor zum Partikel und
vom Partikel zum Sensor. Aus der Laufzeitdifferenz wird die Strömungsgeschwindigkeit des im Rohr fließenden Mediums
ermittelt (siehe Abb. 3.2, Abb. 3.3 und Abb. 3.4).
Schallgeschwindigkeit c
Die Geschwindigkeit, mit der sich der Schall ausbreitet. Die Schallgeschwindigkeit hängt von den mechanischen Eigen-
schaften des Mediums oder Rohrmaterials ab. Bei Rohrmaterialien und anderen Festkörpern wird zwischen der longitudi-
nalen und der transversalen Schallgeschwindigkeit unterschieden. Für die Schallgeschwindigkeit einiger Medien und
Rohrmaterialien siehe Anhang C.1.
Strömungsgeschwindigkeit v
Mittelwert aller Strömungsgeschwindigkeiten des Mediums 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 Medium oder Rohrmaterial er-
gibt 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 Mediums, das in einer bestimmten Zeit durch das Rohr fließt. DerVolumenstrom ergibt sich aus dem
Produkt der Strömungsgeschwindigkeit v und der Rohrquerschnittsfläche A.
m ·
Massenstrom
·
m ·
=
V
· ρ
Die Masse des Mediums, die in einer bestimmten Zeit durch das Rohr fließt. Der Massenstrom ergibt sich aus dem Pro-
dukt des Volumenstroms
V
Wärmestrom Φ
Die Wärmemenge, die in einer bestimmten Zeit übertragen wird. Für die Berechnung des Wärmestroms siehe Kapitel 16.
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 Medium, in dem sich die Signale ausbreiten, fließt, werden die Signale mit dem Medium mitgeführt. Diese Ver-
schiebung bewirkt beim Signal in Flussrichtung eine Verkürzung und beim Signal entgegen der Flussrichtung eine Verlän-
gerung 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 Mediums ergibt sich aus:
t
v = k
· k
·
----------- -
Re
a
2 t
fl
mit
v
– mittlere Strömungsgeschwindigkeit des Mediums
k
– strömungsmechanischer Kalibrierfaktor
Re
k
– akustischer Kalibrierfaktor
a
∆t
– Laufzeitdifferenz
t
– Laufzeit im Medium
fl
12
a
ist ein Sensorparameter, der sich aus der Schallgeschwindigkeit c innerhalb des Sensors
a
Re
Re
·
und der Dichte ρ.
wird der zunächst gemessene Wert der Strömungsgeschwindigkeit
3 Grundlagen
UMFLUXUS_F7V4-6-2DE, 2018-10-10
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