Forschungsergebnisse zur Pöttersonde:                           Die zwei Welten in der Staudruck- Technologie

Herkömmliche Staudrucksonde
Herkömmliche Staudrucksonde
Pöttersonde®
Pöttersonde®

Die Graphiken oben stammen aus Forschungen an der TU- Magdeburg

 

Wollen Sie die überragenden Vorteile von Pöttersonden® nutzen, oder können Sie die erheblichen Nachteile herkömmlicher Staudrucksonden akzeptieren?

 

Die Graphiken oben zeigen deutlich den Unterschied herkömmlicher Staudrucksonden im Vergleich zu Pöttersonden®. Vielen Anwendern ist der dramatische messtechnische und mechanische Quantensprung nicht klar.

 

Pöttersonden® verursachen, im Gegensatz zu herkömmlichen Staudrucksonden, keine druckinduzierten großen Ablösegebiete, sondern nur eine extrem kleine Rezirkulation, ausschließlich im Lee der Pöttersonde®.  Diese verursacht nicht die geringste Störung bezüglich des Messwerts.

Links:

Eine herkömmliche Staudrucksonde für Turbinendampf, die aufgrund unbrauchbarer Messwerte ausgebaut und verschrottet wurde.

Dem  Kraftwerk enstanden dadurch enorme Kosten. (Schweißen, Glühen von hochwarmfestem Stahl,    TÜV - Prüfung)

Anströmfläche: ca. 5824 mm² bei Rohr   D 184,1 mm, das entspricht bei dieser Sonde einer Blendeneinziehung auf ca. 143,25 mm, bzw. einem beta von ca. 0,778. Der relative hohe bleibende Druckverlust bewirkt großen negativen Einfluss auf die Expansionzahl.   

  • Strömungsverhalten: extreme Wirbelbildung,  sehr großes druckinduziertes Ablösegebiet.
  • Erhebliche Linearitätsfehler bei großem Messverhältnis, besonders dramatisch im oberen Re Bereich (durch Umkippen der Strömung)
  • Bleibender Druckverlust: sehr groß, häufig hohe irreversibele "Energievernichtung"

 

 Rechts:

Eine Pöttersonde® für Turbinendampf, welche die ausgebaute herkömmliche  Staudrucksonde (links) ersetzte und seitdem präzise Messwerte liefert. Seit dem Austausch in eine Pöttersonde® wurde erstmals eine ganz exakt aufgehende Bilanz möglich, verbunden mit erheblicher Energieeinsparung.

 

 

Anströmfläche: ca. 720 mm² (bei RohrID 184,1), gerade mal 1/8 gegenüber herkömmlichen Staudrucksonden. Kein bleibender Druckverlust, dadurch kein negativer Einfluss auf die Expansionszahl. 

  • Strömungsverhalten: Keine Störungen durch Wirbelbildung, kein druckinduziertes Ablösegebiet.
  • Keine Linearitätsfehler bei großem Messverhältnis, auch nicht im oberen Re Bereich (Umkippen der Strömung)
  • Bleibender Druckverlust: quasi null, unter Nachweisgrenze

Herkömmliche Staudrucksonden unterscheiden sich im Strömungs- (Wirbel-) verhalten kaum von einem Kreiszylinder und verursachen extreme Wirbel (Karmann`sche Wirbelstrasse) .

Das Wirbel- und Strömungsverhalten eines Kreiszylinders wurde in der Wissenschaft sehr ausführlich dokumentiert und kann auf herkömmliche Staudrucksonden übertragen werden, solange das Sondenprofil etwa gleich lang wie breit ist. Ob es dabei vier- oder mehrkantig-, oval oder T - förmig ist, verändert dieses messtechnisch negative Wirbelsverhalten (Karmann`sche Wirbelstrasse) kaum. Im Rahmen der Forschung wurde das Strömungsverhalten aller gängigen Sondenprofile ermittelt.

 

Zitat aus "Strömungsmechanik A - Z", von Heinz Herwig, Seite 408 oben.

Bei Körpern, an denen es zu druckinduzierten großen Ablösegebieten kommt, ist der Einfluss der Reynoldszahl u. U. stark, weil der Umschlagpunkt (laminar/turbulent) und der Ablösepunkt unterschiedlich interferieren können und deshalb Ablösegebiete sehr unterschiedlicher Größe entstehen. […] Ein typisches Beispiel ist die Umströmung eines Kreiszylinders“.

Zitat aus: http://www.philippi-trust.de/hendrik/braunschweig/wirbeldoku/mahrla.html 

"Bei weiterer Geschwindigkeitserhöhung wird dann ein weiterer kritischer Punkt erreicht. Er liegt bei den meisten Körpern bei Reynoldszahlen zwischen 2·10⁵ bis 7·10⁵.  Ab diesem Punkt löst sich die Strömung turbulent vom Körper ab. Bei turbulenter Umströmung haftet allerdings die Strömung des Fluids länger am Körper, bevor sie sich ablöst, und bildet Verwirbelungen, deren Richtung nicht mehr vorhersagbar bzw. berechenbar sind. Das hat zur Folge, daß sich das Totgebiet hinter dem Körper verkleinert, und somit auch der Bereich, der hinderlich auf die Vorwärtsbewegung wirkt. Dies hat ein abruptes Absinken des cw - Werts (K- Faktors) , bis zu seinem Minimum zur Folge. Dies bedeutet für einen Körper den strömungsgünstigsten Zustand."

 

Unten sehen Sie die Visualisierung nach der Wollfadenmethode, über das Strömungsverhalten einer herkömmlichen Hochdruckdampfsonde, im Vergleich zu einer Hochdruckdampf - Pöttersonde® Typ DF 10, unter völlig identischen Bedingungen.

 

Visualisierung: Herkömmliche Staudrucksonde nach dem Wollfadenprinzip


Visualisierung: Pöttersonde® DF 10 nach dem Wollfadenprinzip

Visualisierung: Pöttersonde® DF 10 mit Dampf:

Herkömmlichen Staudrucksonden bilden den Differenzdruck theoretisch etwa zu 80 % aus

dem Staudruck (Anströmseite) und Unterdruck (Abströmseite) und ca. 20 % aus der Reibung. In dieser Betrachtung fehlt jedoch der erhebliche Einfluss sehr starker Wirbelbildung, welche zum einen den Unterdruck eben nicht quadratisch zur Strömungsgeschwindigkeit verändert und zum anderen einher geht, mit einem erhöhten bleibenden Druckverlust durch die Wirbelbremse. Das ist fast immer reine Energievernichtung.

 

Extreme Wirbel (Karmann`sche Wirbelstrasse) herkömmlicher Staudrucksonden verursachen zudem sehr starke mechanische Belastungen, die trotz der oft erforderlichen Gegenlager (z. B. im im HD - Dampfbereich) zu oft zu Schwingungsbrüchen führen. Pöttersonden® werden mechanisch kaum belastet und benötigen deshalb auch niemals Gegenlager. Es ist auch noch nie eine der vielen eingesetzten Pöttersonden® abgerissen.

 

Gern wird verschwiegen, dass bei herkömmlichen Staudrucksonden die zur Druckkompensation integrierte Druckaufnahme auf der Unterdruckseite in Wirklichkeit keine statische Druckaufnahme ermöglicht. Es handelt sich um einen Unterdruck, der sich aufgrund von Wirbeln und Wirbelbremse auch nicht quadratisch verändert. Signifikante Messfehler entstehen allein schon durch die verfälschte Aufnahme des statischen Druckes in der Unterdruckkammer.

 

Pöttersonden®: Die Schwert- förmigen (oder Platten- förmigen) Pöttersonden® ( B x L = 1 : 3,5 mit einer Eintauchtiefe < 0,5 x D) werden durch Wirbel überhaupt nicht negativ beeinflusst. Um die Pöttersonde® bildet ein ideales Strömungsprofil, eine nach hinten spitz zusammen laufende Ellipse (siehe Visualisierung Dampf). Optimaler geht es nicht.

 

Zitat der Uni Magdeburg:

„Im Anström- und Seitenbereich der Pöttersonde® sind keine Wirbel festzustellen, lediglich im Nachlauf gibt es ein kleines Rezirkulationsgebiet. Hieraus resultiernde negative Auswirkungen auf das Messergebnis und auf die Standfestigkeit der Sonde sind unwahrscheinlich"

 

Der Widerstandsbeiwert (K- Faktor) der Pöttersonden® bildet sich im Gegensatz zu herkömmlichen Staudrucksonden, aus dem reinen unverfälschten Staudruck der Anströmfläche und dem statischen Druck der Abströmfläche. Der sehr geringe Reibungswiderstand, welcher sich auf der laminaren Gleitschicht der glatt gefrästen Oberfläche der Pöttersonde® bildet, kann noch nicht einmal – weil viel zu gering – berechnet werden. Zudem löst sich der Staudruck von Pöttersonden® völlig im Reibungswiderstand auf (siehe Euler`sche / d`Alembertsche Paradoxon) und arbeitet dadurch im Vergleich zu herkömmlichen Staudrucksonden fast druckverlustfrei. Pöttersonden® werden durch die Expansionszahl (weil konstant) nicht negativ in der Linearität beeinflusst. Störungen durch Wirbel, Wirbelbremse oder Expansionszahl entstehen auch nicht. Auch sehr hohe Reynoldszahlen führen bei Pöttersonden® nicht zu dem befürchteten Umschlagen der Ablösung. Das ist die wichtigste Voraussetzung für hochgenau aufgehende Bilanzen bis in hohe Re - Bereiche, z. B. bei Hochdruckdampf. Die Physik erklärt die sehr hohe Genauigkeit von Pöttersonden®.

 

Das Wissen über das Strömungsverhalten von Pöttersonden® basiert auf umfangreichen Forschungen, einschlägiger wissentschaftlichen Literatur und einem Forschungsprojekt an der Universität Magdeburg. Die Ausagen zum Wirbelverhalten von Pöttersonden® wurden sehr deutlich bestätigt. Auch in den Windkanälen am Lehrstuhl für Strömungsmechanik der TU- Erlangen, der PtB in Braunschweig und der Fachhochschule Köln, wurde die hohe Genauigkeit von Pöttersonden® geprüft und bestätigt (gern stellen wir unseren Kunden auf Anfrage diese Links  zur Verfügung).

 

Forschungsbericht der Universität Magdeburg