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Durchflussmessung

Die Durchflussmessung bezeichnet die Messung beim Durchfluss eines Fluides durch ein Rohr zum Zwecke der Überwachung (z. B. Bestimmung der Durchflussmenge) und Regelung (z. B. Förderstrombegrenzung) (siehe auch Messtechnik). 

Für die Durchflussmessung werden sowohl Messgeräte auf Wirkdruckbasis wie bei der Normblende, Normdüse, Normventuridüse oder Venturirohr eingesetzt als auch Geräte, die verschiedene elektrische Effekte ausnutzen wie die magnetisch-induktive Durchflussmessung, die Ultraschalldurchflussmessung u.a. 

In neuester Zeit werden auch optische Methoden auf Grund von Partikelgeschwindigkeits-Messungen eingesetzt, Laser Doppler Velocimetry (LDV) und Particle Image Velocimetry (PiV). 

Magnetisch-induktive Durchflussmessung (MID) 

  • Dies ist ein System, das nach dem FARADAYschen Induktionsprinzip arbeitet und ohne drosselnde Einbauten und bewegliche Teile auskommt, siehe Abb. 1 Durchflussmessung


Durchflussmessung: MID-Messprinzip Abb. 1 Durchflussmessung: MID-Messprinzip


  • Voraussetzung für die Anwendung des MID ist mindestens ein elektrischer Leitwert von ca. 20 μS/cm für die gemessene Flüssigkeit. Normales Leitungswasser hat einen Leitwert von 400 μS/cm. Dabei ist 1 S (Siemens) der elektrische Leitwert eines Leiters vom elektrischen Widerstand 1 (Ohm). 
  • Im Messquerschnitt des MID wird der strömenden Flüssigkeit ein wechselndes Magnetfeld überlagert. Dadurch kann an den Messelektroden (3) eine Spannung induziert werden, die bei gegebener Geometrie (D) direkt proportional der Geschwindigkeit (v) und bei bekanntem Querschnitt dem Durchfluss (Q) ist. 
  • Da das Messprinzip nahezu unabhängig vom Strömungsprofil ist, können bei gleicher Systemgenauigkeit gegenüber dem Drosselgerät (z. B. Normblende, Normdüse) bedeutend kürzere Ein- und Auslaufstrecken gewählt werden. 

System der Ultraschalldurchflussmessung 

  • Das System der Ultraschalldurchflussmessung kann von außen ohne einen Eingriff in das (Rohr-)System an ein Rohr angebracht werden. 

Zur Messung der Fluidgeschwindigkeit wird meist das Laufzeitdifferenzverfahren verwendet.
siehe Abb. 2 Durchflussmessung

Durchflussmessung: Ultraschall-Messprinzip Abb. 2 Durchflussmessung: Ultraschall-Messprinzip

  • Die Flüssigkeitseigenschaften können dabei breit variieren, lediglich mitschwimmende Blasen oder Festkörper sowie hohe Viskosität können zu Fehlern bei der Messung führen. Bei mitgeführten Feststoffen ist das Messen nach dem Dopplerprinzip bei gleicher Sensoranordnung erfolgreicher. 

Staudrucksonden

  • Zur Messung der örtlichen Geschwindigkeit in einer Strömung werden vor allem Staurohre wie das PRANDTL-Rohr verwendet. siehe Abb. 3 Durchflussmessung

Durchflussmessung: Prandtlsonde (Staurohr); Grundprinzip an einem U-Rohr-Manometer Abb. 3 Durchflussmessung: Prandtlsonde (Staurohr); Grundprinzip an einem U-Rohr-Manometer


  • Bei den Stau-und Gesamtdrucksonden wie dem PITOT-Rohr wird sich auf den durch die BERNOULLI-Gleichung gegebenen Zusammenhang zwischen statischem und dynamischem Druck in einer stationären Strömung bezogen. 
  • Das Richtungsfeld einer Strömung wird mit richtungsempfindlichen zylindrischen, konischen oder keilförmigen Strömungssonden ausgemessen oder bei weniger hohen Genauigkeitsansprüchen auch mit Fadensonden, den wohl einfachsten und anschaulichsten Richtungsanzeigegeräten.