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3 Grundlagen
3.1 Messprinzip
Strömungsmechanischer Kalibrierfaktor k
Mit dem strömungsmechanischen Kalibrierfaktor k
Strömungsgeschwindigkeit auf den Wert der Strömungsgeschwindigkeit über der gesamten Rohrquerschnittsfläche
umgerechnet. Bei einem voll ausgebildeten Strömungsprofil hängt der strömungsmechanische Kalibrierfaktor nur von der
Reynoldszahl und der Rauigkeit der Rohrinnenwand ab. Der strömungsmechanische Kalibrierfaktor wird vom
Messumformer 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
Produkt 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.
3.1.2
Messen 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 Verschiebung bewirkt beim Signal in Flussrichtung eine Verkürzung und beim Signal entgegen der Flussrichtung
eine Verlängerung des Schallwegs.
Dadurch ändern sich auch die Laufzeiten. Die Laufzeit des Signals in Flussrichtung ist kürzer als entgegen der
Flussrichtung. 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
12
Re
wird der im Bereich des Schallstrahls gemessene Wert der
Re
2
Verkürzung des
c
Schallwegs
α
c
β
c
Schallweg ohne
γ
Strömung
Schallweg mit Strömung
FLUXUS F831
2021-05-01, UMFLUXUS_F831V1-0DE
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