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Grundlagen Durchflussmessung
3.6.4.3 Wirbel-Durchflussmesser FV A645 GVx
Grundlagen
Als Wirbel (auch Vortex) bezeichnet man in der Strömungslehre Kreisströmun-
gen eines Fluids. Bei der Beobachtung des physikalischen Verhaltens von
Flüssigkeiten und Gasen ergab sich ein Phänomen, bei welchem sich hinter ei-
nem umströmten Körper gegenläufige Wirbel ausbilden, die sich abwechselnd
links und rechts am Körper ablösen und entgegengesetzte Strömungsrichtun-
gen aufweisen.
Der Charakter der Wirbelbildung wird im Wesentlichen von der Reynolds-Zahl
Re bestimmt. Sie stellt das Verhältnis von Trägheits- zu Zähigkeitskräften dar
und errechnet sich aus der Strömungsgeschwindigkeit, dem Durchmesser des
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umströmten Körpers und der Viskosität. Die Frequenz der Wirbelablösungen
wird durch die Strouhal-Zahl charakterisiert. Da beide Zahlen physikalische
Konstanten darstellen, ergibt sich bei der Berechnung letztendlich ein linearer
Zusammenhang von Ablösefrequenz und Strömungsgeschwindigkeit und da-
mit dem Volumenstrom.
Die so genannten Wirbelstrassen wurden im Jahre 1911/12 vom Ingenieur
Theodore von Karman erstmals nachgewiesen und berechnet und bilden die
Basis für die heutige Messtechnik.
Messprinzip
Der physikalische Effekt der Karmanschen Wirbelstrasse wird bei der Wirbel-
durchflussmessung ausgenutzt, indem man im Durchflusssensor einen Stör-
körper einbringt, hinter dem sich die benannte Wirbelstrasse ausbildet. Da die
Wirbel gegenläufig und versetzt zueinander verlaufen, bilden sich lokale Druck-
differenzen. Der Sensor ermittelt über eine Zählung der auftretenden Druckim-
pulse pro Zeiteinheit die so genannte Wirbelfrequenz. Bei steigender Strö-
mungsgeschwindigkeit erhöht sich auch die Wirbelfrequenz. Die Frequenz der
Druckpulsationen ist ein Mass für die Strömungsgeschwindigkeit und ergibt mit
dem definierten Querschnitt der Messstrecke ein durchflussproportionales
Messsignal, welches im Sensor als elektrisches Ausgangssignal zur Verfügung
gestellt wird.
ALMEMO
®
Handbuch, 9. Auflage
3-6-39
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