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Visualisierung von Drall in Gasströmungen

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Drallmodell für Studium, Lehre und die Praxis zur Strömungsvisualisierung

Technische Daten

Abmessungen:
1.675 x 450 x 1.264 mm

Gewicht:
45 kg

Anschluss:
230 VAC mit Schutzkontaktstecker

Ihr Nutzen

Unterstützung
Veranschaulicht komplexes (Drall-) Strömungsverhalten auf einfache Weise

Kompakt
Die kompakte Bauweise und das geringe Gewicht, erlauben das Drallmodell flexibel einzusetzen°C

Erweiterbar
Am Drallstand können unterschiedliche Strömungssensoren zum Einsatz kommen

Anwendung

Wie kann man etwas erklären, das unsichtbar ist? Vor diesem Problem steht, wer sich mit Strömungen von Gasen in Rohrleitungen beschäftigt. Wie verhält sich die Strömung nach einem Rohrbogen? Was bewirkt ein Gleichrichter und welche Strömungsgeschwindigkeit herrscht an welcher Stelle des Querschnitts?

Mit dem Drall-Modell kann der Drall in einem Rohr sichtbar gemacht werden. Solange die Strömung symmetrisch an einem zentralen Flügelrad vorbeiströmt, bleibt dieses ruhig stehen. Kommt es dagegen zu Querströmungen, wirken neben den axialen auch radiale Kräfte auf das Flügelrad und es beginnt sich zu drehen.

Das Drall-Modell hat sich zur Visualisierung von Luft-/Gas-Strömungen mit Drall bereits in der Lehre bewährt und ist auch für unsere Partner im Ausland eine hilfreiche Unterstützung in der Kommunikation mit den Kunden rund um die Drallströmung und deren Effekte. Praktikern hilft diese Möglichkeit der Strömungsvisualisierung bei der Auslegung von Rohrleitungssystemen. Erst die Darstellung der Strömung mit Drall durch die Strömungsvisualisierung hilft, die Wichtigkeit optimierter, drallfreier Leitungsverläufe zu erkennen. Der Drallprüfstand ist dafür ein ideales Werkzeug für Forschung, Lehre und Praxis.

Produktinfo und passende Sensoren

Produktinformation


Beispiele passender Sensoren:

Thermische Sonde TA10 ... ZG2d

Zum Produkt Produktdatenblatt

Sonde ZS25 ... ZG4

Zum Produkt Produktdatenblatt

Wie kann man (Drall-)Strömung sichtbar machen?

Zur Strömungs- und Durchflussmessung steht eine große Auswahl an Messgeräten zur Verfügung. Je nach Medium, Temperatur, Druck und anderen Parametern eignen sich entsprechende Sensoren. Eine wesentliche Voraussetzung für diese Messungen ist ein symmetrisches, gleichförmiges Strömungsprofil. Dann kann von der Strömungsgeschwindigkeit in der Rohrmitte auf die mittlere Geschwindigkeit geschlossen und so auch der Volumenstrom berechnet werden.

In der Praxis kommt es unter anderem durch Schieber, Ventile und Rohrbögen zu Störungen in der Strömung, sodass keine genauen Messungen möglich oder sehr erschwert sind. Einerseits kann die in diesen Fällen entstehende Strömung axial gestört sein, das heißt die maximale Strömungsgeschwindigkeit liegt außerhalb der Rohrleitungsmitte,

Axial verschobenes Strömungsprofil
Axial verschobenes Strömungsprofil

andererseits können radiale Strömungsanteile für einen Drall in der Leitung sorgen. Dieser ist nur schwer zu ermitteln.

Strömung mit Drall
Strömung mit Drall

Mit dem hier dargestellten Drallstand wird der Drall der Strömung über das zentrale Flügelrad in der transparenten Rohrleitung sichtbar. Das Flügelrad im Drallprüfstand bewegt sich nur dann, wenn die Strömungsvektoren radiale Anteile enthalten.

Parallel dazu kann die Strömungsgeschwindigkeit im Rohr gemessen werden. Somit wird der Einfluss des Dralls auch über die Messung quantifizierbar.

Wie sieht der Aufbau des Drallmodells zur Strömungsvisualisierung aus?

Der Drallprüfstand verfügt über zwei Rohrbögen, die direkt in Flussrichtung miteinander verbunden sind. In der Grundstellung entsteht kein Drall. Wenn man die Bögen jedoch zueinander verdreht, führt dies zu einem Drall stromabwärts und das Flügelrad beginnt sich zu drehen.

Zudem verfügt der Drallstand über einen Gleichrichter. Wird dieser in die Drallströmung eingebracht, hebt er den Drall auf. Das Flügelrad kommt – in der dann ungestörten Strömung - zum Stillstand. Dies zeigt eindrücklich die Wirkung eines Gleichrichters.

 

Warum hat Strömung mit Drall hohe wirtschaftliche Bedeutung?

Drall behaftete turbulente Strömungen werden mit zunehmendem Interesse untersucht, da sie bei verschiedenen technischen Anwendungen auftreten und wichtige Eigenschaften kontrollieren. Zum Beispiel dient die stabilisierende Wirkung des Dralls der optimalen Strömung in Brennern. Der Dralleffekt wird auch beim Abscheiden von Teilchen nach ihrer Größe genutzt.

 

Welche unerwünschten Wirkungen hat die Drallströmung?

Eine Störung der Strömung, der Drall, verursacht folgenreiche Fehler in Messungen zum Beispiel von Durchfluss-Messgeräten. Deshalb sind Untersuchungen zur Drall-Reduzierung von erheblicher wirtschaftlicher Bedeutung z. B. für Betreiber großer Rohrleitungen für Brennstoffe und Erdgas. Durch Drallströmung hervorgerufene falsche Messergebnisse führen letztlich zu Abrechnungsfehlern, im schlimmsten Fall zu Sicherheitsrisiken.

 

Welche Folgen hat Strömung mit Drall?

Beim Vorliegen einer Strömung mit Drall bewegt sich das Gas im Rohr auf schraubenförmigen Bahnen. Bei Vorliegen einer Drallströmung legen diese Gasteilchen bei definierter Rohrlänge im Vergleich zu drallfreier Strömung bei gleicher Strömungsgeschwindigkeit einen längeren Weg zurück. Diese Verlängerung des Wegs verursacht höhere Druckverluste. Die durch die Drallströmung bewirkten höheren Druckverluste bedeuten Energieverlust und damit Kosten. Durch die Strömungsvisualisierung mit dem Drallprüfstand kann dies indirekt sichtbar gemacht werden.

 

Wie wird die Strömung mit Drall sichtbar?

Kommt es zu Querströmungen in einer Rohrleitung, wirken neben den axialen auch radiale Kräfte auf das Flügelrad des Höntzsch Sensors; das Flügelrad beginnt sich in der durch den Drall beeinflussten Strömung zu drehen. Die radialen Anteile in der Strömung bewegen das Flügelrad des Drallprüfstands.

 

Wo hat sich die Strömungsvisualisierung mittels Drallmodell besonders bewährt?

Der Drallstand hat sich zur Strömungsvisualisierung in Forschung und Lehre an Hochschulen, bei der Ausbildung von Ingenieuren und Meistern bewährt. Mit diesem Drallmodell können Student*innen der Thermodynamik, Strömungsmechanik und Verfahrenstechnik, die Phänomene der Strömung – mit und ohne Drall - erleben. Gepaart mit den passenden Sensoren lassen sich unter Nutzung der Strömungsvisualisierung vielfältige Versuche durchführen. Für Praktiker ist das Drallmodell eine Hilfe, die sie bei der Auslegung und Definition von Leitungsgeometrien und Messstellen unterstützt.

Der Drallprüfstand hilft auch unseren Partnern im Ausland in Beratungsgesprächen rund um die Drallströmung in der Kommunikation mit den Kunden.

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