Eine Frage des Standpunktes

Erhöhung der Genauigkeit eines Messsystems für Volumenströme (CFD Berechnung)

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Es gibt eine sehr große Vielzahl von Messsystemen für Volumenströme. Einige dieser Systeme besitzen Sensoren, die einen Temperaturgradienten im Silikonsensor induzieren, der elektrisch auf konstanter Temperatur gehalten wird. Dieser Gradient wird im Sensor aufgezeichnet und zu den entsprechenden Strömungsgrößen weiterverarbeitet.


Diese Strömungssensoren werden eingesetzt, um Geschwindigkeiten in Gasleitungen zu messen. Die Position des Sensors in der Leitung ist von größter Wichtigkeit für die Genauigkeit der Messung. FlowMotion hat im Auftrag eines namenhaften Hersteller von Messsystemen die Strömung in verschiedenen Leitungskomponenten berechnet und analysiert.


Da die Strömungsgeschwindigkeit in einer Leitung direkt an der Innenwand null und im Zentrum maximal ist, formt sich ein Geschwindigkeitsprofil. Es wird angenommen, dass je nach Volumenstrom eine Strömungslänge von 50 bis 150 mal dem Leitungsdurchmesser nötig ist, bis sich in die Leitung ein konstantes Geschwindigkeitsprofil eingestellt hat. Man spricht dann auch von einer voll entwickelten Strömung. Wird aus einer einzigen Geschwindigkeitsmessung der Volumenstrom errechnet, so muss das Geschwindigkeitsprofil bekannt sein. Aus diesem Grunde ist es von entscheidender Bedeutung genau zu wissen, wann sich nach Krümmern, Abzweigungen oder Armaturen die Strömung wieder voll entwickelt hat.


Selbst geringe prozentuale Abweichungen im berechneten Volumenstrom können sehr hohe Kosten zur Folge haben. Um den Einfluss von verschiedenen Krümmern und Leitungserweiterungen zu untersuchen, wurden Strömungssimulationen (CFD Computational Fluid Dynamics) durchgeführt. Besonderes Augenmerk wurde dabei auf die tatsächliche Strömungslänge bis zum sich erneut einstellenden voll entwickelten Geschwindigkeitsprofil gelegt.


Die Simulationen haben gezeigt, dass gemittelt dafür minimal 40 Leitungsdurchmesser nötig sind. CFD Berechnungen bieten in diesem Zusammenhang zwei Möglichkeiten: zum ersten die genau Positionierung der Messsonde zur Maximierung der Messgenauigkeit, zum zweiten kann an Stelle des theoretischen voll entwickelten Geschwindigkeitsprofil das simulierte Profil zur Berechnung des Volumenstrom verwenden. Dies ist dann sinnvoll, wenn die Länge der Leitung auf Grund von beschränktem Bauraum kürzer ist als 40 Durchmesser.

Es gibt eine sehr große Vielzahl von Messsystemen für Volumenströme. Einige dieser Systeme besitzen Sensoren, die einen Temperaturgradienten im Silikonsensor induzieren, der elektrisch auf konstanter Temperatur gehalten wird. Dieser Gradient wird im Sensor aufgezeichnet und zu den entsprechenden Strömungsgrößen weiterverarbeitet.


Diese Strömungssensoren werden eingesetzt, um Geschwindigkeiten in Gasleitungen zu messen. Die Position des Sensors in der Leitung ist von größter Wichtigkeit für die Genauigkeit der Messung. FlowMotion hat im Auftrag eines namenhaften Hersteller von Messsystemen die Strömung in verschiedenen Leitungskomponenten berechnet und analysiert.


Da die Strömungsgeschwindigkeit in einer Leitung direkt an der Innenwand null und im Zentrum maximal ist, formt sich ein Geschwindigkeitsprofil. Es wird angenommen, dass je nach Volumenstrom eine Strömungslänge von 50 bis 150 mal dem Leitungsdurchmesser nötig ist, bis sich in die Leitung ein konstantes Geschwindigkeitsprofil eingestellt hat. Man spricht dann auch von einer voll entwickelten Strömung. Wird aus einer einzigen Geschwindigkeitsmessung der Volumenstrom errechnet, so muss das Geschwindigkeitsprofil bekannt sein. Aus diesem Grunde ist es von entscheidender Bedeutung genau zu wissen, wann sich nach Krümmern, Abzweigungen oder Armaturen die Strömung wieder voll entwickelt hat.


Selbst geringe prozentuale Abweichungen im berechneten Volumenstrom können sehr hohe Kosten zur Folge haben. Um den Einfluss von verschiedenen Krümmern und Leitungserweiterungen zu untersuchen, wurden Strömungssimulationen (CFD Computational Fluid Dynamics) durchgeführt. Besonderes Augenmerk wurde dabei auf die tatsächliche Strömungslänge bis zum sich erneut einstellenden voll entwickelten Geschwindigkeitsprofil gelegt.


Die Simulationen haben gezeigt, dass gemittelt dafür minimal 40 Leitungsdurchmesser nötig sind. CFD Berechnungen bieten in diesem Zusammenhang zwei Möglichkeiten: zum ersten die genau Positionierung der Messsonde zur Maximierung der Messgenauigkeit, zum zweiten kann an Stelle des theoretischen voll entwickelten Geschwindigkeitsprofil das simulierte Profil zur Berechnung des Volumenstrom verwenden. Dies ist dann sinnvoll, wenn die Länge der Leitung auf Grund von beschränktem Bauraum kürzer ist als 40 Durchmesser.

Es gibt eine sehr große Vielzahl von Messsystemen für Volumenströme. Einige dieser Systeme besitzen Sensoren, die einen Temperaturgradienten im Silikonsensor induzieren, der elektrisch auf konstanter Temperatur gehalten wird. Dieser Gradient wird im Sensor aufgezeichnet und zu den entsprechenden Strömungsgrößen weiterverarbeitet.


Diese Strömungssensoren werden eingesetzt, um Geschwindigkeiten in Gasleitungen zu messen. Die Position des Sensors in der Leitung ist von größter Wichtigkeit für die Genauigkeit der Messung. FlowMotion hat im Auftrag eines namenhaften Hersteller von Messsystemen die Strömung in verschiedenen Leitungskomponenten berechnet und analysiert.


Da die Strömungsgeschwindigkeit in einer Leitung direkt an der Innenwand null und im Zentrum maximal ist, formt sich ein Geschwindigkeitsprofil. Es wird angenommen, dass je nach Volumenstrom eine Strömungslänge von 50 bis 150 mal dem Leitungsdurchmesser nötig ist, bis sich in die Leitung ein konstantes Geschwindigkeitsprofil eingestellt hat. Man spricht dann auch von einer voll entwickelten Strömung. Wird aus einer einzigen Geschwindigkeitsmessung der Volumenstrom errechnet, so muss das Geschwindigkeitsprofil bekannt sein. Aus diesem Grunde ist es von entscheidender Bedeutung genau zu wissen, wann sich nach Krümmern, Abzweigungen oder Armaturen die Strömung wieder voll entwickelt hat.


Selbst geringe prozentuale Abweichungen im berechneten Volumenstrom können sehr hohe Kosten zur Folge haben. Um den Einfluss von verschiedenen Krümmern und Leitungserweiterungen zu untersuchen, wurden Strömungssimulationen (CFD Computational Fluid Dynamics) durchgeführt. Besonderes Augenmerk wurde dabei auf die tatsächliche Strömungslänge bis zum sich erneut einstellenden voll entwickelten Geschwindigkeitsprofil gelegt.


Die Simulationen haben gezeigt, dass gemittelt dafür minimal 40 Leitungsdurchmesser nötig sind. CFD Berechnungen bieten in diesem Zusammenhang zwei Möglichkeiten: zum ersten die genau Positionierung der Messsonde zur Maximierung der Messgenauigkeit, zum zweiten kann an Stelle des theoretischen voll entwickelten Geschwindigkeitsprofil das simulierte Profil zur Berechnung des Volumenstrom verwenden. Dies ist dann sinnvoll, wenn die Länge der Leitung auf Grund von beschränktem Bauraum kürzer ist als 40 Durchmesser.

VP Instruments
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