FH D - Frank Kameier - Fachhochschule Düsseldorf

FH D
Fachhochschule Düsseldorf
Bachelor Studiengänge PP und PEU
Praktikum Strömungstechnik I
WS 2003 / 2004
4. Versuch: Volumenstrombestimmung
Aufgabe ist es, in einer Rohrleitung die mittlere Strömungsgeschwindigkeit, den Volumen- und
den Massenstrom mittels verschiedener Messverfahren zu bestimmen. Die Versuchseinrichtung
besteht zu diesem Zweck aus einer Rohrleitung mit einer Einlaufdüse, einer normgerecht
eingebauten Messblende, einem Wirbel-Zähler und Bohrungen für den Einsatz eines
Prandtlschen Staurohres. Die Messverfahren sollen für verschiedene
Strömungsgeschwindigkeiten miteinander verglichen werden, wobei die Messungen mit der
Blende als genauestes Verfahren zum Vergleich gewählt werden. Erzeugt wird der Luftstrom mit
Hilfe eines Radialventilators.
1. Einlaufdüse (Viertelkreisdüse)
Ein strömungsgünstiger Rohreinlauf besteht beim Strömungsmedium Luft in der Regel aus einer
sogenannten Viertelkreiseinlaufdüse (siehe auch DIN EN ISO 5167-3: 2000):
∞
Bild 1: Schematische Darstellung einer Viertelkreisdüse.
Eine Viertelkreisdüse wird in der Praxis eingesetzt, sofern die Zuströmung ungestört ist und die
Druckdifferenz abhängig von den verwendeten Druckwandlern genügend genau gemessen
werden kann.
Die mittlere Strömungsgeschwindigkeit lässt sich gemäß der Bernoulli-Gleichung aus dem
Unendlichen zur Position der Druckentnahme ermitteln:
+ = +
ρ ρ
∞
2
2
c ∞ p c1
p1
mit c ∞ = 0 .
2 2
Aufgrund von Reibungseffekten ist die hiernach berechnete Geschwindigkeit c1 größer als die
tatsächliche Geschwindigkeit im Rohr. Daher ist zur Berechnung des Volumenstroms ein
Durchflussfaktor αDüse zu berücksichtigen, im Rahmen des durchzuführenden Versuchs ist, unter
der Voraussetzung einer inkompressiblen Strömung, für die verwendete Viertelkreiseinlaufdüse
der Durchflussfaktor α Düse im Vergleich zu einem Referenzverfahren (Blende) zu bestimmen:
V& = α ⋅ A ⋅ c mit dem Rohrdurchmesser DRohr = 0,
16 [ m]
Düse
Rohr
1
Druckentnahme
1
Prof. Dr.-Ing. Frank Kameier
Prof. Dr.-Ing. Walter Müller
Fachbereich 4
Maschinenbau und Verfahrenstechnik
Josef-Gockeln-Str. 9
40474 Düsseldorf
� (0211) 4351-448
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email Walter.Mueller@fh-duesseldorf.de
email Frank.Kameier@fh-duesseldorf.de
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Düsseldorf, den 16.01.2004
Kameier/Müller 1
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