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E-Ship 1 (Enercon) 4 Flettner-Rotoren mit 27 m Höhe und 4 m Durchmesser Angestrebt ist eine Kraftstoffersparnis von 30–40 % bei einer Fahrt von 16 Knoten (8,2 m/s). http://de.wikipedia.org/wiki/E-Ship_1. http://en.wikipedia.org/wiki/Kitegen.

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- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
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E-Ship 1 (Enercon)

4 Flettner-Rotoren mit 27 m Höhe und 4 m Durchmesser

Angestrebt ist eine Kraftstoffersparnis von 30–40 % bei einer Fahrt von 16 Knoten (8,2 m/s)

http://de.wikipedia.org/wiki/E-Ship_1

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Beim Kite Gen werden Kunststoffseile auf zwei Spulen immer wieder auf- und abgespult und treiben so einen ringförmigen elektromagenetischen Generator an.

… die Stromerzeugung erfolgt am Boden“

In 800 Metern Höhe herrschen Windgeschwindigkeiten von durchschnittlich 7,2 Metern pro Sekunde und ermöglichen so Stromleistungen von 205 Watt je Quadratmeter

http://www.windkraftkonstruktion.vogel.de/allgemein/articles/236395/

slide6

http://www.aweconsortium.org/public/downloads/resources/archer_caldeira.pdfhttp://www.aweconsortium.org/public/downloads/resources/archer_caldeira.pdf

slide7

2. Vorlesung Strömungstechnik II PEU

Volumenstrommessverfahren

• Strömungsgeschwindigkeitsmessung

- Prandtlsches Staurohr

- Anemometer (Halbschalen / Ultraschall)

• Integrale Messverfahren zur Volumenstrombestimmung: - Ultraschallverfahren

- Einlaufdüse (Wirbelfadendüse)

- Blende

- Venturidüse

- Wirbelfrequenzzähler

slide9

Druckverlauf entlang des Prandtlschen Staurohrs

aus: Schade/Kunz/Kameier/Paschereit, 2007

slide11

Volumenstromberechnung aus einem Geschwindigkeitsprofil (kreisrundes Rohr)

geschwindigkeitsprofil181002.xls

slide12

Volumenstromberechnung und Grenzschichteinfluss

siehe: rohrprofil_grenzschichteinfluss050108.xls

slide13

Volumenstromberechnung und Grenzschichteinfluss

siehe: rohrprofil_grenzschichteinfluss050108.xls

slide14

„Deutsche“ Bauart: Grundform Halbkugel

„Dänische“ Bauart: Grundform Kegel

Hersteller: Thies Clima

Hersteller: Vektor

Halbschalen- und Ultraschallanemometer z.B. für den Einsatz an Windkraftanlagen.

slide15

Berechnung des Turbulenzgrades aus der Standardabweichung  der Messwerte:

Akustische Strömungsmessung: Ultraschallanemometer

Laufzeitanalyse

l

Empfänger

cll

c

c

a

Sender

Anwendung: Turbulenzmessung, Meteorologie, Windenergienutzung

slide16

http://ifs.muv.fh-duesseldorf.de/Veroeffentlichungen/veroeffentlichung_lackmann_deiss.pdfhttp://ifs.muv.fh-duesseldorf.de/Veroeffentlichungen/veroeffentlichung_lackmann_deiss.pdf

slide17

Ablösung an einer umströmten Kugel:

laminare Grenzschicht turbulente Grenzschicht

slide18

Vergleich Halbkugel Kegelstumpf

Ablösebereich 10°

fester Ablösepunkt

{

slide19

Akustische Strömungsmessung: SODAR

Anwendung: Geschwindigkeits- und Turbulenzprofile, Meteorologie, Windenergienutzung

Analyse der Dopplerfrequenz

slide20

Akustische Strömungsmessung: SODAR

Offshore Messungen (Nov. 2001)

(Frequenzen zwischen 1500 und 3000 Hz)

Geschwindigkeitsprofil

slide21

Volumenstrombestimmung mittels Ultraschall bei stark gestörten Strömungsprofilen

Ultraschall

Durchflussmessung von Fluiden mit Drosselgeräten

DIN EN ISO 5167 Teil 3 (1998)

slide22

Volumenstrombestimmung mittels Ultraschall:

Geschwindigkeitsprofil stromab eines Saugkastens

slide23

Volumenstrombestimmung mittels Ultraschall –Laufzeitdifferenzverfahren

l

Empfänger

cll

c

c

a

Sender

slide24

Volumenstrombestimmung mittels Ultraschall bei stark gestörten Strömungsprofilen

Aufbau 1

Aufbau 2

slide25

Volumenstrombestimmung mittels Ultraschall – Laufzeitdifferenzverfahren

a

cII

slide26

Volumenstrombestimmung mittels Ultraschall – Messgenauigkeit

Saugkasten – 200mm langes Rohr - Ultraschallaufnehmer (Aufbau II) qv=2,8m³/s

32

40

30

c_Bl.

c_Ultra.

28

30

26

Mittelwerte

24

c [m/s]

Fehler [%]

20

22

Mittelwert

20

10

18

16

0

0

90

180

270

360

0

90

180

270

360

Saugkastenposition [°]

Saugkastenposition [°]

slide27

Unter welchen Rahmenbedingungen funktioniert das Ultraschallmessverfahren mit hoher Genauigkeit:

  • einzelne Messpfade dürfen keine exponierten Werte ermitteln,
  • Anzahl der Messpfade muss in Relation zur Störung genügend groß sein,
  • Messung besser unmittelbar stromauf von Einbauten.
slide28

Geschwindigkeitsprofil einer Wirbelfadendüse

!Wirbelfadenduese

gamma=1

L=1

y=linspace(-0.25,0.25)

u=gamma.*L./(pi*(L^2-y.^2))

plot(y,u)

axis([-0.3,0.3,0,0.4])

xlabel('y[m]');ylabel('u[m/s]')

Welche Einheit hat die Wirbelstärke ?

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Einlaufdüse – Airmeter für Flugzeugtriebwerke

Airmeter – Einlaufdüse zur Massenstrombestimmung eines Flugtriebwerks, Quelle: Mitarbeiterzeitung BMW Rolls-Royce, Dahlewitz, 1997.

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Messblende – DIN EN ISO 5167

Durchflussmessung von Fluiden mit Drosselgeräten in voll durchströmten Leitungen mit Kreisquerschnitt - Teil 2: Blenden, Ausgabe 01-2004

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Messblende – DIN EN ISO 5167 - inkompressibel

[ m3/s ]

eine Messgröße - (Differenzdruck)

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Messblende – DIN EN ISO 5167 - kompressibel

[ m3/s ]

[ kg/s ]

zwei Messgrößen

Isentropenexponentfür Luft

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Messblende – DIN EN ISO 5167 - kompressibel

Erforderlich ist ein turbulentes Rohrströmungsprofil mit Re16000 2

(hier:=0.8 Re>10205)

blende_din_en_iso5167_030604.xls

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Venturirohr

Ansicht von hinten (Blick stromauf)

statische Druckmessung an 4 Umfangspositionen (pVenturi)

slide38

Venturirohr

C = 0,9858 – 0,196  ß4,5

Ansicht von hinten (Blick stromauf)

slide39

Wirbelfrequenzzähler

c

Wirbel-Zähler VORTY -

Wirbelablösung an einem trapezförmigen Prallkörper

Karmansche Wirbelstraße hinter einem

umströmten Zylinder, vgl. Feynman (1974).

Kleine Durchsätze können nicht gemessen werden:

Remin140000(Herstellerangabe 20000) cmin13 m/s(Herstellerangabe 1,9 m/s)