Das Messen von Luftgeschwindigkeiten in Ventilationsanlagen. Von Oskar Gerold, beratendem Ingenieur, Berlin. GEROLD: Das Messen von Luftgeschwindigkeiten in Ventilationsanlagen Für die Rohrleitungen der Lüftungs- und Entstaubungsanlagen wird die Kontrolle der Luftgeschwindigkeiten im Betrieb der Anlagen sowie bei Abnahme derselben für wirtschaftliche Beurteilungszwecke von immer größerer Bedeutung werden, da die Vervollkommnung der für derartige Messungen konstruierten Apparate auf wissenschaftlicher Grundlage dem Besitzer der Anlagen die Möglichkeit geben, das durch diese Anlagen oft allzusehr belastete Unkostenkonto zu verkleinern. Die solche Anlagen fabrizierende Industrie selbst aber ist in die Lage versetzt, infolge der durch die ermöglichte genaue Kontrolle ihrer Anlagen gesammelten Erfahrungen weitgehende Garantien zu leisten und die vielfach noch vorhandenen veralteten unwirtschaftlich arbeitenden Entstaubungs- und Lüftungsanlagen durch moderne zu ersetzen. Ganz besondere Ausdehnung hat die Geschwindigkeitsmessung durch den Ausschuß des V. d. I. zur Aufstellung von Regeln für Leistungsversuche an Ventilatoren usw. erfahren, die auch mit ein Grund waren für die Vervollkommnung der in Anwendung kommenden Meßgeräte. Für die hierbei zu verwendende manometrische Meßmethode sind nachstehende Druckgrößen wohl zu unterscheiden: 1. Statischer Druck (pst) ist der innere Druck eines geradlinig strömenden Gases, also der Druck, den ein im Gasstrom mit gleicher Geschwindigkeit mitbewegtes Druckmeßgerät anzeigen würde. Von ihm ist das Raumgewicht des betreffenden Gases abhängig. 2. Dynamischer Druck (Geschwindigkeitsdruck pd) ist die größte Drucksteigerung, die in einem bewegten Gasstrom vor einem Hindernis auftritt; er ergibt sich aus der Formel p_{\mbox{d}}=\frac{s\,.\,v^2}{2\,g}, wobei pd in g/cm2, v die Stromgeschwindigkeit in cm/sec.1, s das spezifische Gewicht des Gases in g/cm3 und g = 981 cm/sec.2 die Erdbeschleunigung bedeuten. 3. Gesamtdruck (pg) ist die algebraische Summe des statischen und des dynamischen Druckes pg = pst + pd Er mißt die mechanische Gesamtenergie der Volumeneinheit des strömenden Gases. Als Methode der Luftgeschwindigkeitsmessung sei zunächst die Staurohrmessung behandelt. Ein der Strömung der Luft entgegengestellter stromlinienförmiger Körper erfährt an den verschiedenen Stellen seiner Oberfläche einen bestimmten Druck, welcher sich aus dem statischen Druck der Luft sowie -einer Komponente des durch die Strömung erzeugten dynamischen zusammensetzt. Während der statische Druck der bewegten Luft an allen Punkten der Oberfläche des strömlinigen Körpers den gleichen Wert hat, variiert die Komponente des dynamischen von Punkt zu Punkt der Oberfläche und ist von ihrer geometrischen Gestaltung abhängig. Die Größe des gesamten Druckes px, gemessen an einer beliebigen Stelle der Oberfläche mit der Abszisse x, läßt sich in die Form bringen p_{\mbox{x}}=p_{\mbox{st}}+p_{\mbox{d, x}}=p_{\mbox{st}}+\zeta_{\mbox{x}}\,.\,\frac{s\,.\,v^2}{2\,g}. Die Konstante ξx berücksichtigt die Lage der Meßstelle an der Oberfläche und ihre geometrische Gestaltung. Sie variiert von Punkt zu Punkt innerhalb des Meridianschnittes. Verbindet man zwei Stellen des kleinen Staubkörpers mit den Schenkeln eines Mikromanometers, so zeigt es die Druckdifferenz p_1-p_2=p_{\mbox{st}}+\zeta_1\,\frac{s\,v^2}{2\,g}-\left(p_{\mbox{st}}+\zeta_2\,\frac{s\,v^2}{2\,g}\right)=(\zeta_1-\zeta_2)\,.\,\frac{s\,v^2}{2\,g}=\zeta\,\frac{s\,v^2}{2\,g} an, worin ξ den Beiwert des Staubrohres darstellt. Wählt man nun an dem kleinen stromlinienförmigen Körper die zwei Stellen 1 und 2 derart, daß die eine (1) den Gesamtdruck pg = pst + pd, die andere (2) nur statischen Druck pst erfährt, so zeigt ein Mikromanometer bei Anschluß von Stelle 1 den Gesamtdruck, bei Anschluß von 2 den statischen und bei Verbindung beider Stellen mit den Schenkeln eines Manometers die Druckdifferenz p_{\mbox{g}}-p_{\mbox{st}}=p_{\mbox{st}}+p_{\mbox{d}}-p_{\mbox{st}}=p_{d}=\frac{s\,v^2}{2\,g}, also den dynamischen Druck der Strömung an, aus welcher sich die Strömungsgeschwindigkeit ergibt zu v=\frac{\sqrt{2\,g\,p_{\mbox{d}}}}{s}, also ξ = 1. Abb. 1 veranschaulicht die Messung aller drei Drucke pg, pst und pd für ein Staurohr mit dem Beiwert ξ = 1. Der Ausschuß des V. d. I. zur Aufstellung von Regeln für Leistungsversuche an Ventilatoren und Kompressoren regte zur weiteren Ausbildung dieser Meßgeräte an, die zu dem von Professor Dr. Prandtl angegebenen Staurohr geführt hat, welches gleichzeitig von Dr. Rosenmüller auf Grund der gleichen Erwägungen gefunden wurde, nämlich einem Staurohr, dessen Beiwert ξ = 1 ist, leicht reproduzierbare und stabile Form aufweist und, wenn möglich, gegen ungenaue Einstellung in die Strömungsrichtung unempfindlicher ist als die zurzeit vorhandenen. Textabbildung Bd. 329, S. 279 Abb. 1. Textabbildung Bd. 329, S. 279 Abb. 2. Staurohr nach Prof. Dr. Prandtl Das Prandtlsche Rohr ist in Abb. 1 schematisch im Schnitt dargestellt. Abb. 2 veranschaulicht die praktische Ausführung von Dr. Rosenmüller. Die zur Messung des Gesamtdruckes pg dienende Stauöffnung liegt in einem kugelförmig gewölbten Kopf, wodurch sie gegen Beschädigung geschützt ist (Abb. 3). Die Kugelfläche ist ihrer leichten Reproduzierbarkeit wegen gewählt. Der statische Druck wird durch einen ringförmig umlaufenden Spalt des zylindrischen Teiles abgenommen, welcher nur durch einen kleinen schmalen Steg unterbrochen wird. Dieser fördert die Stabilität des kleinen Staukörpers außerordentlich und bewirkt, daß schädliche Verschiebungen des vorderen hinteren Staukörperteiles und hiermit Fehler beim Messen des statischen Druckes nicht eintreten können. Der Bei wert des Staurohrs ist = 1 gefunden worden, wodurch das Gerät befähigt ist, alle drei Druckgrößen pg, pst und pd exakt zu messen. Textabbildung Bd. 329, S. 279 Abb. 3. Nach Untersuchung von Prof. Dr. Prandtl ist das Staugerät beim Messen von Geschwindigkeiten innerhalb 15° unabhängig von der genauen Einstellung in die Strömungsrichtung. Die Staurohre werden so in die Strömung gehalten bzw. eingebaut, daß die Stauöffnung der Strömung entgegensteht, und die Längsachsen der Staukörper parallel derselben. Der Anschluß erfolgt an die Mikromanometer so, daß + am Staurohr mit + am Mikromanometer, entsprechend – mit – verbunden wird (Abb. 4). Zur Verbindung des Staurohrs mit der Leitung dienen entweder Schlauchtüllen a, Lötzapfen-Konusverschraubungen b oder Gasgewindemuffen c. Die Anschlußstücke b und c passen bei 3 mm Stauöffnung für Blei- und Kupferrohr von 6 mm l. W. für normales Gasrohr von ¼'', bei 5 mm Stauöffnung für Blei- und Kupferrohr von 10 mm l. W. für normales Gasrohr von ⅜'', bei 8 mm Stauöffnung für Blei- und Kupferrohr von 13 mm l. W. für normales Gasrohr von ½''. Textabbildung Bd. 329, S. 279 Abb. 4. Die Wahl der Stauöffnung hat mit Rücksicht auf die Möglichkeit einer Verstopfung durch Staub und auf die Länge der Leitung vom Staurohr zum Manometer zu erfolgen. Staub- und wasserdampfführende Luft erfordert größere Stauöffnungen. Die andere Meßmethode verwendet Durchflußöffnungen. (Schluß folgt.)