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Frank Kameier - Strmungstechnik I und Messdatenerfassung http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de Folie VL1/ Nr.1 WS14/15 Frank Kameier Einfhrungsvorlesung Strmungstechnik I und Messdatenverarbeitung Vier Praktikatermine als Anwendung und bung 1.Messdatenverarbeitung 2.Geschwindigkeitsmessung und Volumenstrombestimmung 3.Druckverluste in Leitungen und Auswahl einer Strmungsmaschine (Beispiel Raumbelftung) 4.Numerische Strmungsberechnung und Methoden zur berprfung der Simulationsergebnisse (Beispiel Strmung durch einen Krmmer, Visualisierung der Strmungsablsung)

Folie 2

Frank Kameier - Strmungstechnik I und Messdatenerfassung http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de Folie VL1/ Nr.2 WS14/15 Motor Radiallfter 12 V Grau Conrad Best.-Nr.: 570095 - 62 Versuch mit einfachem Tischgeblse Messdatenverarbeitung/Geschwindigkeitsmessung/Volumenstrombestimmung

Folie 3

Frank Kameier - Strmungstechnik I und Messdatenerfassung http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de Folie VL1/ Nr.3 WS14/15 Prandtlsches Staurohr Bohrung fr Gesamtdruck Bohrungen oder Schlitz fr statischen Druck Anschlsse fr Differenzdruckmessgert (Manometer) Messdatenverarbeitung/Geschwindigkeitsmessung/Volumenstrombestimmung

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Frank Kameier - Strmungstechnik I und Messdatenerfassung http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de Folie VL1/ Nr.4 WS14/15 Geschwindigkeitsverteilung = Profil Messdatenverarbeitung/Geschwindigkeitsmessung/Volumenstrombestimmung

Folie 5

Frank Kameier - Strmungstechnik I und Messdatenerfassung http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de Folie VL1/ Nr.5 WS14/15 Lernziel 1 Software zur Messdatenverarbeitung anwenden und Mittelungsprinzip verstehen, Volumenstrombestimmung, Messung einer Strmungsgeschwindigkeit, Gren mittels einer reprsentativen Flche gewichten (Flchenmittelung) Begriffe verstehen -Volumenstrom, Massenstrom -Dichte, Ideale Gasgleichung, inkompressibel -Geschwindigkeitsverteilung -Massenerhaltung Momentanwert=Mittelwert + Schwankungsgre [ V ] [V DC ] [V AC ] Messdatenverarbeitung/Geschwindigkeitsmessung/Volumenstrombestimmung

Folie 6

Frank Kameier - Strmungstechnik I und Messdatenerfassung http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de Folie VL1/ Nr.6 WS14/15 Lernziel 2 Raumbelftung, Auswahl eines geeigneten Lfters, Abschtzung von Druckverlusten, Wirkungsgrad von Strmungsmaschinen, mgliche Stromersparnis bei richtiger Ventilatorauswahl Begriffe verstehen -Druckverluste -axiale, radiale Strmungsmaschine, Schaufelform -Kennlinien und dimensionslose Darstellung -Leistung und Wirkungsgrad Axialventilator Raumbelftung/-absaugung 1-D Stromfadentheorie/hnlichkeitstheorie/Energieeffizienz 1-dimensionale Betrachtung (vom Eintritt zum Austritt)

Folie 7

Frank Kameier - Strmungstechnik I und Messdatenerfassung http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de Folie VL1/ Nr.7 WS14/15 Lernziel 3 Energieeffizienz, mgliche Stromersparnis bei richtiger Ventilatorauswahl Begriffe verstehen -Vorwrts und rckwrts gekrmmte Schaufel -Ventilatorkennlinien, Leistung, Wirkungsgrad 1-D Stromfadentheorie/hnlichkeitstheorie/Energieeffizienz http://en.wikipedia.org/wiki/Centrifugal_fan rckwrts gekrmmte Schaufel=energieeffizent vorwrt gekrmmte Schaufel Tischgeblse aus Praktikum Drehrichtung beachten!

Folie 8

Frank Kameier - Strmungstechnik I und Messdatenerfassung http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de Folie VL1/ Nr.8 WS14/15 Lernziel 3 Energieeffizienz, mgliche Stromersparnis bei richtiger Ventilatorauswahl 1-D Stromfadentheorie/hnlichkeitstheorie/Energieeffizienz Spiralgehuse (gut!) freilaufend in rechteckigem Kasten (schlecht!) FH Dsseldorf Auslegungs- und Konstruktionswerkzeug

Folie 9

Frank Kameier - Strmungstechnik I und Messdatenerfassung http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de Folie VL1/ Nr.9 WS14/15 Lernziel 3 Energieeffizienz, mgliche Stromersparnis bei richtiger Ventilatorauswahl 1-D Stromfadentheorie/hnlichkeitstheorie/Energieeffizienz Spiralgehuse (gut!) freilaufend in rechteckigem Kasten (schlecht!) FH Dsseldorf Auslegungs- und Konstruktionswerkzeug Energieversorgungsblock (bei ICE unterm Zug)

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Frank Kameier - Strmungstechnik I und Messdatenerfassung http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de Folie VL1/ Nr.10 WS14/15 Lernziel 3 Energieeffizienz, mgliche Stromersparnis bei richtiger Ventilatorauswahl 1-D Stromfadentheorie/hnlichkeitstheorie/Energieeffizienz Spiralgehuse (gut!) freilaufend in rechteckigem Kasten (schlecht!) FH Dsseldorf Auslegungs- und Konstruktionswerkzeug

Folie 11

Frank Kameier - Strmungstechnik I und Messdatenerfassung http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de Folie VL1/ Nr.11 WS14/15 Lernziel 4 Reibungsbehaftete Strmungen berechnen (numerische Simulation, Grundlagen CFD (Computational Fluid Dynamics), Grenordnung der Berechnung berprfen Begriffe verstehen -Bewegungsgleichung, Kontinuittsgleichung -1-D Strmung(zur Abschtzung), 3-D Strmung (reale Abbildung) -Randbedingungen -Vernetzung bei laminarer und turbulenter Wandgrenzschicht turbulente Wandgrenzschicht laminare Wandgrenzschicht Rohrkrmmer mit Geschwindigkeitsprofilen 3-D Strmung / numerische Strmungsberechnung (CFD)

Folie 12

Frank Kameier - Strmungstechnik I und Messdatenerfassung http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de Folie VL1/ Nr.12 WS14/15 Modalitten: - vier Multiple-Choice-Tests a 3 Punkte =12 Punkte - eine Hausarbeit als Einzelarbeit, zur Auswahl stehen die drei Themen- komplexe 1. Geschwindigkeits- und Volumenstrommessung 2. Rohrhydraulik und Energieeffizienz 3. Numerische Strmungsberechnung ANSYS-CFX Auf dem Server: Groessen_und_Einheiten161210.pdf sollte man auswendig knnen!

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Frank Kameier - Strmungstechnik I und Messdatenerfassung http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de Folie VL1/ Nr.13 WS14/15 Auf dem Server: Groessen_und_Einheiten161210.pdf

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Frank Kameier - Strmungstechnik I und Messdatenerfassung http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de Folie VL1/ Nr.14 WS14/15 Praktikum I, Messdatenverarbeitung Radialventilator / Geschwindigkeitsprofil ideal gleichfrmig Geschwindigkeit ber den Rohrradius oder -durchmesser Laufradeintritt Laufrad- austritt

Folie 15

Frank Kameier - Strmungstechnik I und Messdatenerfassung http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de Folie VL1/ Nr.15 WS14/15 Abtastung von Messwerten durch arithmetische Mittelung: Gleichanteil 11 [m/s] Schwankung, Rauschen, Amplitude 1 [m/s] Schwankung, Sinus, 10 Sttzstellen pro Periode Fr Prfung besonders relevant!

Folie 16

Frank Kameier - Strmungstechnik I und Messdatenerfassung http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de Folie VL1/ Nr.16 WS14/15 Abtastung von Messwerten Schwankung, Sinus, 10 Sttzstellen pro Periode Schwankung, Sinus, 5 Sttzstellen pro Periode durch arithmetische Mittelung: Gleichanteil 11 [m/s]

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Frank Kameier - Strmungstechnik I und Messdatenerfassung http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de Folie VL1/ Nr.17 WS14/15 Prandtlsches Staurohr und Bernoulli-Gleichung Druckdifferenz= rho Flssigkeit * h*g

Folie 18

Frank Kameier - Strmungstechnik I und Messdatenerfassung http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de Folie VL1/ Nr.18 WS14/15 Prandtlsches Staurohr und Bernoulli-Gleichung 2= Staupunkt (c 2 =0) und z 1 =z 2

Folie 19

Frank Kameier - Strmungstechnik I und Messdatenerfassung http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de Folie VL1/ Nr.19 WS14/15 Statische Drucksonde Verzweigungsstromlinie Durch Kontinuum gibt es eine Stromaufwirkung Strmungsmedium besteht nicht aus Billiardkugeln!

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Frank Kameier - Strmungstechnik I und Messdatenerfassung http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de Folie VL1/ Nr.20 WS14/15 Sondenhalterung

Folie 21

Frank Kameier - Strmungstechnik I und Messdatenerfassung http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de Folie VL1/ Nr.21 WS14/15 Pitotrohr (Gesamtdrucksonde) - Kapitel 15 Strmungsmesstechnik im Buch Schade/Kunz, Strmungslehre, 4. Auflage, Berlin 2013 Lehrbuchsammlung ca. 60 Exemplare vorhanden

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Frank Kameier - Strmungstechnik I und Messdatenerfassung http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de Folie VL1/ Nr.22 WS14/15 Pitotrohr (Gesamtdrucksonde) - Kapitel 15 Strmungsmesstechnik im Buch Schade/Kunz, Strmungslehre, 4. Auflage, Berlin 2013 Lehrbuchsammlung ca. 60 Exemplare vorhanden

Folie 23

Frank Kameier - Strmungstechnik I und Messdatenerfassung http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de Folie VL1/ Nr.23 WS14/15 Volumenstrom Schwerlinienverfahren VDI 2640 (1983) Wahl der Messpunktabstnde derart, dass arithmetische Mittelung mglich ist! (jede Teilflche ist gleich gro) Messwert ist reprsentativ fr eine Flche! flchenbezogene Mittelung

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Frank Kameier - Strmungstechnik I und Messdatenerfassung http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de Folie VL1/ Nr.24 WS14/15 Volumenstrom Schwerlinienverfahren VDI 2640 (1983) schwerlinien_verfahren051113.xlsx gengend Messpunkte notwendig - 3 hier nur exemplarisch !!! flchenbezogene Mittelung

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Frank Kameier - Strmungstechnik I und Messdatenerfassung http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de Folie VL1/ Nr.25 WS14/15 Geschwindigkeitsprofil_300913.xlsx Berechnung aus Geschwindigkeitsprofil (kreisrundes Rohr) Volumenstromberechnung Beliebige Abstnde durch Integration mglich! flchenbezogene Mittelung

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Frank Kameier - Strmungstechnik I und Messdatenerfassung http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de Folie VL1/ Nr.26 WS14/15 Die Geschwindigkeit an der Wand ist null! Dieser Wert kann mit dem Prandtlschen Staurohr nicht gemessen werden. Details zur Reibung siehe 4. Vorlesung!

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Frank Kameier - Strmungstechnik I und Messdatenerfassung http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de Folie VL1/ Nr.27 WS14/15 Geschwindigkeitsprofil_300913.xlsx Berechnung aus Geschwindigkeitsprofil (kreisrundes Rohr) Volumenstromberechnung Zelle (C3+C4)/2=c(r) Zelle (B3+B4)/2=r Zelle (B4-B3)=dr Integration mit Trapezverfahren flchenbezogene Mittelung

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Frank Kameier - Strmungstechnik I und Messdatenerfassung http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de Folie VL1/ Nr.28 WS14/15 Diese Simulation soll im ersten Praktikum erarbeitet werden!

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Frank Kameier - Strmungstechnik I und Messdatenerfassung http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de Folie VL1/ Nr.29 WS14/15 Klausurbeispiel