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3 Grundlagen
3.1 Messprinzip
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.
Wärmestrom
Die Wärmemenge, die in einer bestimmten Zeit übertragen wird. Für die Berechnung des Wärmestroms siehe Kapitel 19.
3.1.2
Messen der Strömungsgeschwindigkeit
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 Verschiebung bewirkt beim Signal in Flussrichtung eine Verkürzung und beim Signal entgegen der Flussrichtung
eine Verlängerung des Schallwegs (siehe Abb. 3.1 und Abb. 3.2).
Dadurch ändern sich auch die Laufzeiten. Die Laufzeit des Signals in Flussrichtung ist kürzer als entgegen der Flussrich-
tung. Die Laufzeitdifferenz ist proportional zur mittleren Strömungsgeschwindigkeit.
Die mittlere Strömungsgeschwindigkeit des Fluids ergibt sich aus:
t
---------- -
v = k
· k
·
Re
a
2 t
mit
v
– mittlere Strömungsgeschwindigkeit des Fluids
k
– strömungsmechanischer Kalibrierfaktor
Re
k
– akustischer Kalibrierfaktor
a
Δt
– Laufzeitdifferenz
t
– Laufzeit im Fluid
γ
Abb. 3.1:
Schallweg des Signals in Flussrichtung
1
3
c
α
α
β
γ
Flussrichtung des
Fluids
c – Schallgeschwindigkeit
1 – Sensor (Sender)
2 – Sensor (Empfänger)
3 – Rohrwand
Abb. 3.2:
Schallweg des Signals entgegen der Flussrichtung
2
Verlängerung
des Schallwegs
c
Schallweg ohne
Strömung
Flussrichtung des
Fluids
c – Schallgeschwindigkeit
1 – Sensor (Sender)
2 – Sensor (Empfänger)
3 – Rohrwand
12
2
c
α
c
β
c
Schallweg ohne
γ
Strömung
Schallweg mit
Strömung
1
c
α
α
α
β
c
β
γ
c
γ
Schallweg mit
Strömung
Verkürzung des
Schallwegs
3
FLUXUS F502TE
2020-05-29, UMFLUXUS_F502TEV1-5DE
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