Grundlagen der kalorimetrischen Massendurchfluss-Meßtechnik

Es gibt verschiedene Meßmethoden, um den Massenstrom von Gasen zu messen. Wir von SI favoritisieren das kalorimetrische Meßprinzip, denn dieses bietet Ihnen als Anwender das beste Preis/Leistungsverhältnis.

Geräte, die nach  dieser Methode arbeiten, liefern direkt ein Normlitersignal. Sie als  Anwender müssen also nicht mehr den gemessenen Volumenstrom mit Druck- und Temperatur korrigieren. So manche Meßaufgabe gestaltet sich dadurch sehr viel einfacher.

Falls Sie die Meßmethode noch nicht kennen sollten, möchte ich sie Ihnen anhand eines Gedankenexperiments  nahebringen.

Stellen Sie sich eine kleine elektrisch beheizte Meßstelle in einem Rohr vor!  Diese Meßstelle wird auf eine Temperatur von ca. 150° C beheizt und temperaturgeregelt. In diesem Zustand ist die Meßanordnung im Nullpunkt. Wenn man jetzt 1 Liter Luft pro Minute (unter Atmosphärenbedingungen stehend ( 1 bar abs.), vorbeiströmen läßt, dann bewirken eine Vielzahl von Luftmolekülen eine Abkühlung der Meßstelle durch Konvektion. Die Nachregelung der Temperatur läßt die elektrische Leistung steigen, die zur Aufrechterhaltung der Solltemperatur notwendig ist. Diese Mehrleistung kann damit als Maß  für die vorbeiströmende Luftmenge herangezogen werden.

Wenn Sie sich jetzt vorstellen, daß man Luft unter einem doppelt so hohen Absolutdruck vorbeiströmen läßt, dann sind in diesem Liter Luft doppelt so viele Moleküle vorhanden, die zur Abkühlung beitragen werden. Die Heizleistung steigt damit an. Wenn man dieses Gedankenexperiment mit wärmerer Luft durchspielt, dann sieht man, daß diese Moleküle, die auf einem höheren Energieniveau stehen, weniger zur Abkühlung beitragen können. Die Folge ist, daß jetzt weniger Heizleistung notwendig ist.

Beim Druck zeigt sich also ein proportionales, bei der Temperatur ein umgekehrt proportionales Verhalten. Man könnte sagen, daß dieses Meßverfahren ein „eingebautes Allgemeines Gasgesetz“ hat. Sehen Sie mir bitte diese laxe Aussage nach. Ich wollte eigentlich nur zum Ausdruck bringen, daß Sie sich nicht mehr um Druck und Temperatur kümmern müssen und somit immer vergleichbare Meßergebnisse erhalten.

Eigentlich messen Geräte nach diesem physikalischen Prinzip den Massestrom ( massflow ), also Gramm Luft pro Zeiteinheit. Da diese Maßeinheit für die meisten Anwender unüblich ist, kalibrieren wir unsere Massestromgeräte in Normlitern. Das wird möglich, wenn man die Geräte mit einem bekannten Gas ( z.B.Luft ) kalibriert. Man  darf dann aber mit der Meßanordnung nur mit demselben Gas messen um korrekte Meßwerte zu erhalten. Wenn man mit anderen Gasen mißt, dann sind Korrekturfaktoren anzuwenden.