Phasen Doppler Anemometer – PDA. Spray-Eigenschaften in 3-D messen


Das Phasen Doppler Anemometer, auch kurz PDA genannt, kommt dort zum Einsatz, wo die spezifischen Sprayeigenschaften an einer Düse den Einsatz des Laserbeugungsspektrometers nicht mehr zulassen.

Wenn also beispielsweise hervorgerufen durch große zu zerstäubende Volumenströme die Spraydichte sehr hoch ist. Oder wenn der Sprühwinkel sehr groß ist. Und natürlich immer dann, wenn neben den Tropfengrößen noch die jeweiligen Tropfengeschwindigkeiten von Interesse sind.

Messungen mit dem Phasen Doppler Anemometer sind im Gegensatz zum Laserbeugungsspektrometer sogenannte lokale Messverfahren. Es wird also nicht ein ganzes Messvolumen quasi integral in einem einzigen Messvorgang ausgewertet. Wie es beim Laserbeugungsspektrometer der Fall ist. Vielmehr lassen sich bestimmte und definierte Punkte in einem Spray genau untersuchen. Dieses ermöglicht es somit, das gesamte Spray eingehend und damit punktuell zu analysieren.

In Verbindung mit den Geschwindigkeitsvektoren der Tropfen lassen sich unerwünschte Rezirkulationen im Spray ermitteln. Ebenso wie Totwassergebiete. Das ist insbesondere im Bereich der Pharma- und Nahrungsmittel-Industrie oftmals von großer Bedeutung.

Das Phasen Doppler Anemometer im vorhandenen Versuchsstand

3-D Phasen-Doppler-Anemometer - Sprayeigenschaften hoch auflösend messen.

Durch den Einsatz vorhandener und PC gesteuerter Traversiereinrichtungen in unserem Spraylabor lässt sich das Spray einer Düse oder eines beliebigen Zerstäubers punktuell und vollständig vermessen. In 3-D und somit hoch auflösend! Gerade für  Verbrennungsvorgänge, Stoff- und Wärmeübergangsprozesse sowie Strömungsoptimierungen ein enormer Vorteil!

Detailliertere Informationen zu den Eigenschaften von Sprays und mehrphasigen Strömungen sind wohl kaum zu erhalten. Daher kann das Phasen Doppler Anomemeter durchaus als Königs-Klasse im Bereich der Spraymesstechnik bezeichnet werden.

In Kombination mit den vorhandenen und flexiblen Versuchsständen für Düsen und Zerstäuber lassen sich mit dem Phasen Doppler Anemometer selbst komplexe Zerstäubungsvorgänge reproduzierbar eruieren und optimieren.

Unser Tipp: Geschwindigkeitsverteilungen lassen sich mit dem Laser-Doppler-Anemometer ermitteln!

Liegen bereits die erforderlichen Informationen zu den Tropfengrößen vor oder spielen diese keine Rolle, können die Geschwindigkeiten von Tropfen kostengünstig mit dem verfügbaren Laser Doppler Anemometer, LDA, gemessen werden. Diese Messmethode eignet sich ebenfalls dazu, Strömungen in Rohrleitungen oder Behältern zu untersuchen. Weiterführende Informationen zum LDA finden sich beispielsweise hier.

Das Phasen Doppler Anemometer als ergänzendes Werkzeug zu CFD-Berechnungen!

Aufgrund der Tatsache, dass mit dem Phasen Doppler Anemometer in höchster Auflösung sowie in 3-D die erforderlichen Messdaten ermittelt werden können, natürlich berührungs- und beeinflussungsfrei, stellt diese Messmethode zudem eine hervorragende Ergänzung zu numerischen Strömungsberechnungen, CFD, dar.

Ergebnisse aus CFD-Berechnungen sollten unbedingt verifiziert werden. Hierzu kann selbstverständlich das PDA genutzt werden. Besonders interessant sind PDA-Messungen natürlich, wenn für CFD-Berechnungen verlässliche Eingangsgrößen gefordert sind. Dieses ist bei Optimierungen im Bereich des Stoff- und Wärmeüberganges häufig der Fall. Typische Beispiele sind das Kühlen von Gasen oder Oberflächen sowie Stoffübergangsprozesse in der chemischen Industrie.

Messungen mit dem Phasen Doppler Anemometer vor Ort.

Sofern es für bestimmte Aufgabenstellungen nicht erforderlich ist PDA-Messungen in 3-D durchzuführen, können diese nach Klärung der technischen Gegebenheiten gegebenenfalls auch vor Ort, also in Ihrem Hause, realisiert werden. Hierzu setzen wir in Kooperation mit einem Partner ein innovatives Messverfahren ein , welches Tropfengrößen als auch deren Geschwindigkeiten simultan in 1-D ermittelt. In einem Messdurchgang können somit die gewünschten Daten in einer der Richtungen x,y oder z aufgenommen werden.   

Eine wesentliche Voraussetzung für PDA- sowie LDA-Messungen ist natürlich immer einen guten optische Zugang zu den gewünschten Messorten. Dieses einfach aufgrund der Tatsache, dass es sich um ein optisches Messverfahren handelt und die Laserstrahlen den definierten Messort erreichen müssen. Es ist allerdings grundsätzlich möglich, durch Glas und PMMA (Plexiglas) hindurch zu messen.

Das bedeutet also, dass auch Sprays und Tröpfchen sowie deren Geschwindigkeiten in Leitungen oder Apparaten vermessen werden können. Hierzu bedarf es jedoch unbedingt einer eingehenden Erörterung der realen Messsituation.

Aufwand und Kosten für Messungen mit dem Phasen Doppler Anemometer

Mit dem PDA Tropfengrößen und Geschwindigkeiten im Spray messen.

Naturgemäß stellt der Einsatz eines 3-D Phasen Doppler Anemometers einen gewissen technischen Aufwand da. Dieser ist deutlich höher als beispielsweise bei der Laserbeugungsspektrometrie. Alleine das Auswerten der Rohdaten aus den Messungen sowie die Prüfung der Messergebnisse auf Plausibilität ist verhältnismäßig aufwendig. Hierzu bedarf es hoch qualifizierter Ingenieure oder Physiker, die selbstverständlich zur Verfügung stehen.

Dennoch lohnt sich für bestimmte Anwendungen ausdrücklich der Einsatz dieser Technologie, da sich die im Vergleich zur Laserbeugungsspektrometrie höheren Investitionskosten für das Anwenden dieser Methode rasch amortisieren.

Beratung zum Einsatz des Phasen Doppler Anemometers sowie alternativer Messmethoden

Die Wahl des geeigneten Messverfahrens hängt von einer Vielzahl an Aspekten ab, die unbedingt zu berücksichtigen sind. Denn nicht immer eignen sich alle verfügbaren Messtechniken für jede gestellte Aufgabe. Außerdem sind natürlich die unterschiedlichen Kosten für die Messmethoden zu berücksichtigen!

Daher beraten Sie unsere Spezialisten hinsichtlich der Möglichkeiten und Grenzen verschiedener Spraymessverfahren und schlagen Ihnen zudem weitere alternative Methoden vor, wenn diese sinnvoll und kostengünstiger sind. So kommen für spezielle Anwendungen gegebenenfalls alternative Methoden wie die Particle Image Velocimetry, kurz PIV genannt, in Betracht. 

Selbst wenn Sie nicht nur die Partikel- beziehungsweise Tropfengrößen und deren Geschwindigkeiten in einem Strömungsfeld ermitteln möchten, sondern zudem Temperaturfelder eine wichtige Rolle spielen, können wir Ihnen weiter helfen! Wir verfügen über ein spezielles Know-how im Bereich der Temperaturfeldanalysen durch den Einsatz von Flüssigkristallen.

Näheres zu dieser interessanten Technologie der Temperaturfeldanalysen mit Flüssigkristallen finden Sie in unserer Fachpublikation.

Die Hotline der IBR Zerstäubungstechnik GmbH berät Sie umfassend zur Phasen-Doppler-Anemometrie

Hotline: +49 251 2 87 99 53-0

 

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