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2010-05-30T00:42:28Z

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Eine '''integrierende Staudrucksonde''' ist eine Sonderform des [[Pitotrohr]]es, die im Anlagenbau und in der [[Verfahrenstechnik]] verwendet wird.

== Prinzip von integrierenden Staudrucksonden ==
'''Integrierende Staudrucksonden''' (auch integrierendes [[Staurohr]], Staudrucksonde oder Annubar) werden zur [[Durchflusssensor|Durchflussmessung]] von gasförmigen oder flüssigen [[Fluide]]n wie Luft, Erdgas, Dampf, Wasser etc. in Rohrleitungen und Kanälen verwendet. Staudrucksonden haben mehrere Öffnungen (meist Bohrungen) in und gegen die Strömungsrichtung. An den Öffnungen entgegen der Strömungsrichtung entsteht ein dynamischer [[Überdruck]] <math>p_{dyn1}</math> (der sogenannte [[Staudruck]]), an den Öffnungen in Strömungsrichtung entsteht ein dynamischer Unterdruck <math>p_{dyn2}</math>. Innerhalb der Staudrucksonde werden die an den Wirkdrucköffnungen anliegenden Drücke gemittelt und außerhalb der Staudrucksonde gemessen. Der außerhalb der Staudrucksonde gemessen Differenzdruck <math>dp</math> ist die Differenz zwischen dem dynamischen Überdruck und dem dynamischen Unterdruck:

[[Bild:Staudrucksonde_prinzip.jpg|thumb|right|Prinzip der Staudrucksonde]]

:<math>
\begin{align}
dp&=p_{1}-p_{2}
\\
p_1&=p_{stat}+p_{dyn1}
\\
P_2&=p_{stat}+p_{dyn2}
\\
dp&=p_{dyn1}-p_{dyn2}
\end{align}
</math>

* <math>dp</math> – Differenzdruck
* <math>p_{1}</math> – Gesamtdruck 1
* <math>p_{2}</math> – Gesamtdruck 2
* <math>p_{dyn1}</math> – dynamischer Überdruck
* <math>p_{dyn2}</math> – dynamisches Vakuum

Durch die Mittelungsfunktion des integrierenden Staurohrs kann die Staudrucksonde gestörte Strömungsprofile, wie sie im Rohleitungsbau hinter Einbauten oder Umlenkungen vorhanden sind, besser korrigieren und den Durchfluss genauer erfassen, als dies bei einer Einpunktmessung der Fall ist.

== Berechnungsgrundlagen ==

Die Durchflussberechnung nach dem Staudruckprinzip leitet sich aus dem [[Energieerhaltungssatz|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:

:<math>q_{m}=K \epsilon \frac{\pi}{4} d^2 \sqrt {2 dp \rho}</math>

Hierin sind:

* <math>q_m</math> – Massenstrom (bzw Massendurchfluss)
* <math>K</math> – dimensionslose Kalibrierkonstante der Staudrucksonde (K-Zahl)
* <math>\epsilon</math> – Expansionszahl
* <math>dp</math> – Differenzdruck
* <math>\rho</math> – 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 <math>\epsilon</math> korrigiert die Dichteänderung des Fluids durch den Druckverlust an der integrierenden Staudrucksonde. Für inkompressible Fluide (Flüssigkeiten) ist <math>\epsilon=1</math>; bei kompressiblen Fluiden wird <math>\epsilon</math> kleiner 1, bleibt aber typischerweise im Bereich <math>0,97 < \epsilon < 1</math>.
Die Dichte <math>\rho</math> des Fluids ist die Dichte unmittelbar vor der integrierenden Staudrucksonde.

== Bauformen ==
[[Bild:Multivariabel (Large).JPG |thumb|right|Staudrucksonde mit multivariablem Messumformer]]

Integrierende Staudrucksonden unterscheiden sich hinsichtlich Messprofil und Anschlussbauform.

Das Messprofil einer integrierenden Staudrucksonde ist der in der Rohrleitung befindliche umströmte Teil. Von außen sichtbar ist der Anschlussteil, mit dem die integrierende Staudrucksonde in die Rohrleitung eingebaut wird und Messgeräte wie Differenzdruckmessumformer, Druck- oder Temperaturmessumformer angebaut werden.

== Literatur ==

* [http://www.systec-controls.de/files/deltaflow_berechnungsgrundlagen.pdf Berechnungsgrundlagen der deltaflow, 2003, systec Controls GmbH] (PDF-Datei; 126 kB)
* Messtechnik an Maschinen und Anlagen, Heinz Stetter (Hrsg), 1992 B.G. Teubner Stuttgart
* [http://www.industrie.de/industrie/live/infothek/fachartikelarchiv/ha_artikel/detail/30024255.html Messung gestörter Strömungsprofile, Oliver Betz, 2003, Konradin Verlag Heilbronn]

== Weblinks ==

[http://www.systec-controls.de/62-0-deltaflow-staudrucksonde-durchflussmessung-fuer-gase-dampf-und-fluessigkeiten.html systec Controls (Hersteller)]

[[Kategorie:Druckmessgerät]]
[[Kategorie:Luftfahrttechnik]]

== Init-Quelle ==
Entnommen aus der:
* [http://de.wikipedia.org/wiki/Integrierende_Staudrucksonde Wikipedia]
* [http://de.wikipedia.org/wiki/Wikipedia:L%C3%B6schkandidaten/15._M%C3%A4rz_2010#Integrierende_Staudrucksonde_.28gel.C3.B6scht.29 Löschdiskussion bei Wikipedia]

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Integrierende Staudrucksonde - Versionsgeschichte

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