Transcript Grundlagen der dp-Meßtechnik

Grundlagen der dp-Meßtechnik
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Grundlagen der dp-Meßtechnik
Grundlagen dp-Meßtechnik
Grundlagen der dpMeßtechnik
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Funktionsweise von dp-Messung
Berechnungsgrundlagen nach DIN
Bauformen von dp-Elementen
Vor- und Nachteile der verschiedenen
dp-Elemente
• Auslegen von dp-Elementen
Grundlagen dp-Meßtechnik
Energieerhaltungsprinzip
• kinetische + potentielle Energie
bleibt in Summe gleich
• Bei der dp-Messung erfolgt eine
Energieumwandlung von
kinetischer Energie
(Geschwindigkeit) in
potentieller Energie (Druck)
EPot  EKin  konst
Grundlagen dp-Meßtechnik
Energieerhaltungsprinzip
• Blende:
In der Einschnürung wird die
Geschwindigkeit höher
(kinetische E steigt) und der
Druck niedriger (potentielle E
fällt)
Grundlagen dp-Meßtechnik
Energieerhaltungsprinzip
• Staudrucksonde:
Vor der Sonde wird die
Geschwindigkeit niedriger (0)
(kinetische E fällt) und dadurch der
Druck höher (potentielle E steigt)
Grundlagen dp-Meßtechnik
Berechnungsgrundlage
nach EN ISO 5167-1
C

qm 
  d ² 2  dp  
4
4
1 
Berechnungsgrundlage
deltaflow
qm 
1



4
d ² 2  dp  
Berechnungsgrundlagen

qm 
  d ² 2  dp  
4
4
1 
Grundlagen dp-Meßtechnik
C
•C
•ß
•
•
•dp
•
qm 
1 
  d ² 2  dp  
 4
Durchflußzahl, Abhängig von
Geometrie und Reynolds
Durchmesserverhältnis d/D
Blockagefaktor
Expansionszahl, kompensiert die
Dichteänderung durch dp
gemessener Differenzdruck
Betriebsdichte
Berechnungsgrundlagen

qm 
  d ² 2  dp  
4
4
1 
Grundlagen dp-Meßtechnik
C
qm 
1 
  d ² 2  dp  
 4
Bei der Flüssigkeitsmessung vereinfacht sich dieser Term:
•=1
•, C und  sind weitgehend konstant
•ß, d und  sind konstant
Bei Flüssigkeiten kann
qm  K dp
der Durchfluß
m it
K 

C
1 
4
4
d2
bzw.
K 
1  2
d
 4
2
2
Berechnungsgrundlagen

qm 
  d ² 2  dp  
4
4
1 
Grundlagen dp-Meßtechnik
C
qm 
1 
  d ² 2  dp  
 4
C
Der Term 1   entspricht bei der deltaflow dem
1
Blockageterm
Dies ist eine aus Versuchen

ermittelte Formkonstante des Primärelements
Blockagefaktor ist bei der daltaflow ab Re=8000 konstant
C ist bei der Blende ein Funktion von Reynolds (Re)
Typisches Beispiel:
Blende; DN 200; ß=0,5
deltaflow, DN200
Re=100.000, C=0,6056
Re=100.000, =2,4093
Re=1.000.000, C=0,6032
Re=1.000.000, =2,4093
Änderung= 0,4%
Änderung=0,0%
4
Bei großen Meßbereichen muß C kompensiert werden!
Berechnungsgrundlagen
Grundlagen dp-Meßtechnik
qm 

C
1 
4


4
d ² 2  dp  
qm 
1



4
d ² 2  dp  
Durch den Druckverlust am Primärelement ändert
sich die Dichte bei kompressiblen Medien dadurch
wird die Kennlinie gekrümmt. Bei inkompressiblen
Medien ist =1
Typisches Beispiel:
Luft, 20°C, 1bar
Blende; DN200; ß=0,6
200 Nm³/h
=0,9999
2000 Nm³/h
=0,9844
Änderung
1,55%
deltaflow
=1,0000
=0,9984
0,16%
Bei großen Meßbereichen muß  kompensiert werden!
Berechnungsgrundlagen
Bleibender Druckverlust von Primärelementen (Vgl.
VDI/VDE 2040-1)
Grundlagen dp-Meßtechnik
Druckverlust [% von dp]
Bleibender Druckverlust [% von dp]
100%
90%
80%
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
0%
Blende
Düse
Venturi
50%
40%
deltaflow
30%
20%
10%
0%
10
0,2
0,3
0,4
0,5
beta [-]
0,6
0,7
100
1000
Durchmesser [mm]
Typisches Beispiel HD-Dampf
ID 250, 185bar, 540°C, 550 t/h
deltaflow
beta
dp
Druckverlust
Kosten (6Pf/kWh)
2011 mbar
169 mbar
24.154 DM/a
Venturi-Düse
0,74
1998 mbar
299 mbar
42.733 DM/a
Blende
0,8
3367 mbar
1111 mbar
158.789 DM/a
10000
Berechnungsgrundlagen
Grundlagen dp-Meßtechnik
Unsicherheit bei der Auslegung (Vgl. VDI/VDE 2040)
Unsicherheit bei den klassischen dp-Elementen: 0,6-2%
Unsicherheit bei der Auslegung der deltaflow: 1% (0,6%)
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Bauformen von dpElementen
Ringkammerblende
Ringkammerdüse
Blende m.
Eckentnahme
Venturirohr
Einlaufdüse
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Vor- und Nachteile
EK-Preis DN80
EK-Preis DN200
EK-Preis DN1000
EK-Preis HD-Dampf
Einbaukosten
Genauigkeit
M eßverhältnis
Druckverlust
Verschmutzungsneigung
dp kann gewählt werden
M essung kleiner Durchflüsse
Expansionszahl-Einfluß
Durchflußzahl-Einfluß
Bekanntheitsgrad / Akzeptanz
Blende
Düse
Venturi
+
O
+
+
--++
++
-++
O
-O
O
O
+
+
++
O
---O
O
+
+
O
+
++
deltaflow
O/+
(DF10M )
+
++
+
++
+
++
++
++
+
++
O
Grundlagen dp-Meßtechnik
Auslegen von dp-Elementen
• Auslegungsprogramm deltacalc
• Größter dp ergibt sich beim
größten Durchfluß, kleinstem
Druck und bei der höchsten
Temperatur
deltacalc
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Medium:
gespeicherte Daten:
Dichte wird aus Tabelle errechnet
ideales Gasgesetz:
Dichte wird nach
dem idealen Gasgesetz errechnet,
nur bei kleinen
Drücken verwenden!
Inkompressible Flüssigkeit: Für alle Flüssigkeiten geeignet
Redlich-Kwong: Bessere Formel als id. Gasgesetz, kann auch bei
höheren Drücken verwendet werden.
deltacalc
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dp-Element:
Festlegung des
Typs. (Alle blauen
Felder sind optional)
Bei Typ „andere
Sonde“ K-Wert vom
Hersteller erfragen
Bei Typ „ISO-Primärelement“ Durchflußzahl aus ISO 5167-1
ablesen (Kopie liegt bei), Öffnungsverhältnis muß durch den
Benutzer festgelegt werden (0,3<ß<0,7)
deltacalc
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Flowdata
Druck, Temperatur
und Durchfluß
müssen definiert
werden. Optional
ist die Eingabe von
3 zusätzlichen
Durchflüssen
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deltacalc
Ergebnisse