Grundlagen zur Messung der Luftströmung

Für jede Messaufgabe den richtigen Strömungssensor

Zur Messung von von Strömungsgeschwindigkeiten sind drei Verfahren gebräuchlich, die sich besonders durch Messbereich und
Einsatztemperatur unterscheiden:

  • Staurohre
  • Flügelräder
  • Thermoenemometersonden

Staurohre

Die Luftgeschwindigkeit wird über Staudruck und statischen Druck ermittelt.
Staurohre sind robust und in Edelstahlausführung oder aus vernickeltem Messing erhältlich. Sie werden über Silikonschläuche und ein Differenzdruckmodul an ALMEMO® Geräte angeschlossen.

Vorteil:
für hohe Strömungsgeschwindigkeiten und rauhe Einsatzbedingungen, hohe Umgebungstemperaturen möglich, leicht zu reinigen.

Nachteil:
stark richtungsabhängig, geringe Strömungsgeschwindigkeiten nicht messbar, temperaturabhängig,begrenzte Genauigkeit, empfindlich gegen turbulente Strömungen

Flügelräder

Die Strömungsgeschwindigkeit wird über eine Frequenzmessung ermittelt. Unsere Flügelräder sind sensible Messwertaufnehmer mit Diamantlager, die sehr präzise justiert sind. Dadurch wird eine hohe Genauigkeit erreicht.

Vorteil:
hohe Genauigkeit bei mittleren Strömungsgeschwindigkeiten und mittleren Umgebungstemperaturen, unempfindlich gegen turbulente Strömungen

Nachteil:
sensible Sensorik, empfindlich gegen mechanische Beanspruchung, richtungsabhängig

Thermoanemometer

Thermistoren und Hitzdrahtsonden sind hochsensible Messwertaufnehmer.
Das Messelement wird kontinuierlich aufgeheizt. Mit einer Regelschaltung wird die Temperatur des Elementes konstant gehalten, welches durch die Luftströmung abgekühlt wird. Der Regelstrom ist proportional zur Strömungs-
geschwindigkeit.

Vorteil:
auch sehr geringe Luftströmungen messbar (z.B. Zugluftmessungen), auch richtungsunabhängige Messung möglich

Nachteil:
sensible Sensorik, empfindlich gegen mechanische Beanspruchung und Verschmutzung, empfindlich gegen turbulente Strömungen, hoher Stromverbrauch, eingeschränkte Umgebungstemperatur

Korrekturfaktoren für exakte Messungen der Luftgeschwindigkeit

Lufttemperatur 940 mbar 960 mbar 980 mbar 1000 mbar 1020 mbar 1040 mbar
–30°C 0,942 0,932 0,922 0,913 0,904 0,895
–20°C 0,961 0,951 0,941 0,932 0,923 0,914
–10°C 0,980 0,970 0,960 0,950 0,941 0,931
0°C 0,998 0,988 0,978 0,968 0,958 0,949
10°C 1,016 1,005 0,995 0,985 0,975 0,966
20°C 1,035 1,024 1,013 1,003 0,993 0,983
30°C 1,051 1,040 1,029 1,019 1,009 0,999
40°C 1,069 1,057 1,047 1,036 1,026 1,016
50°C 1,085 1,074 1,063 1,052 1,042 1,031
60°C 1,102 1,09 1,079 1,068 1,057 1,047
70°C 1,118 1,106 1,095 1,084 1,073 1,063
80°C 1,135 1,123 1,111 1,100 1,089 1,078
90°C 1,151 1,139 1,127 1,116 1,105 1,094
100°C 1,167 1,154 1,142 1,131 1,120 1,109
150°C 1,242 1,229 1,216 1,204 1,192 1,180
200°C 1,314 1,300 1,287 1,274 1,261 1,249
250°C 1,381 1,367 1,353 1,339 1,326 1,313
300°C 1,446 1,431 1,416 1,402 1,388 1,375
400°C 1,567 1,55 1,534 1,519 1,504 1,489
500°C 1,68 1,663 1,646 1,629 1,613 1,597
600°C 1,784 1,766 1,748 1,73 1,713 1,696
700°C 1,884 1,865 1,846 1,827 1,809 1,791

Die tatsächliche Luftgeschwindigkeit ist abhängig von Lufttemperatur und barometrischem Luftdruck. Deshalb muss für exakte Messungen der Luftgeschwindigkeit der Messwert gemäß obiger Tabelle korrigiert werden.

Beispiel:
Gemessene Luftgeschwindigkeit 50 m/s, Lufttemperatur 80 °C, Luftdruck 960 mbar.
Der gemessene Wert muss mit dem Korrekturfaktor 1,123 multipliziert werden. Die Luftgeschwindigkeit beträgt also 56,1 m/s.

Luftgeschwindigkeit für ausgewählte Staudrucke (Prandtl-Staurohr, T = 22°C)

Staudruck [Pa] Staudruck [mmWS] Luftgeschwindigkeit [m/s]
1 0,1 1,29
2 0,2 1,83
3 0,3 2,24
4 0,41 2,59
5 0,51 2,89
10 1,02 4,09
20 2,04 5,78
30 3,06 7,08
40 4,08 8,18
50 5,1 9,14
100 10,2 12,93