Messprinzip

Prinzip der integrierenden Staudrucksonde deltaflow

Integrierende Staudrucksonden (auch integrierendes Staurohr, Staudrucksonde; Pitotsonde) werden zur Durchflussmessung von gasförmigen oder flüssigen Fluiden wie Verbrennungsluft, Druckluft, Erdgas, Dampf, Wasser etc. in Rohrleitungen und Kanälen verwendet. Staudrucksonden haben mehrere Bohrungen in und gegen die Strömungsrichtung. An den Öffnungen entgegen der Strömungsrichtung entsteht ein dynamischer Überdruck pdyn1 Staudruck, an den Öffnungen in Strömungsrichtung entsteht ein dynamischer Unterdruck pdyn2. Innerhalb der Staudrucksonde werden die an den Wirkdrucköffnungen anliegenden Drücke gemittelt und außerhalb der Staudrucksonde gemessen. Der außerhalb der Staudrucksonde gemessen Differenzdruck dp ist die Differenz zwischen dem dynamischen Überdruck pdyn1 und dem dynamischen Unterdruck pdyn2:

dp = p1 − p2
p1 = pstat + pdyn1
P2 = pstat + pdyn2
dp = pdyn1 − pdyn2

Berechnungsgrundlagen der Durchflussmessung nach dem Differenzdruckprinzip

Die Durchflussberechnung nach dem Staudruckprinzip leitet sich aus dem Energieerhaltungsgesetz her. Im Anströmpunkt (Staupunkt) der Staudrucksonde wird die Strömung gebremst und wandelt ihre kinetische Energie (Geschwindigkeit) in potentielle Energie (Druck) um.

Aus dem gemessenen Differenzdruck lässt sich der Durchfluss des Fluids errechnen:
Berechnungsformel Massenstrom

Hierin sind:

– Massenstrom (bzw Massendurchfluss)
K – dimensionslose Kalibrierkonstante der Staudrucksonde (K-Zahl)
d – Innendurchmesser der Rohrleitung
– Expansionszahl
dp – Differenzdruck
ρ – Dichte des Fluids

Die dimensionslose Kalibrierkonstante K wird von den unterschiedlichen Herstellern für ihre integrierenden Staudrucksonden ermittelt und dem Benutzer mitgeteilt. Ein typischer Wert liegt zwischen 0,62 und 0,68.

Die Expansionszahl ε korrigiert die Dichteänderung des Fluids durch den Druckverlust an der integrierenden Staudrucksonde. Für inkompressible Fluide (Flüssigkeiten) ist ε=1; bei kompressiblen Fluiden wird ε kleiner 1, bleibt aber typischerweise im Bereich [0,97< ε < 1]. Die Dichte ρ des Fluids ist die Dichte unmittelbar vor der integrierenden Staudrucksonde.