tm 9/2012 Beiträge ◮◮◮ Lorentzkraft – Anemometrie für die berührungslose Durchflussmessung von Elektrolyten Contactless Flow Measurement of Electrolytes Using Lorentz Force Velocimetry Andr ´ e Wegfraß, Christian Diethold, Michael Werner, Artem Alferenok, Christian Resagk, Thomas Fröhlich, Bernd Halbedel, Ulrich Lüdtke, Andr ´ e Thess, Technische Universität Ilmenau Zusammenfassung Der Beitrag beschreibt den experimen- tellen Aufbau und die ersten Messergebnisse einer neuen Durchflussmesstechnik für schwach leitfähige Fluide mittels Lorentzkraft-Anemometrie, einem berührungslosen Messver- fahren, welches schon erfolgreich für gut leitfähige Fluide wie Metallschmelzen eingesetzt wurde. Potentielle Anwendungen sind heiße und chemisch aggressive sowie nicht transparente Flüssigkeiten, da hier verfügbare Durchflussmesstechniken nur bedingt anwendbar sind. ◮◮◮ Summary This paper presents the experimental setup and the first measurement results of a novel device for contactless flow rate measure- ment in poorly conducting fluids. The device relies on the technique of Lorentz force velocimetry which has already been studied in highly conducting fluids like metal melts. Possi- ble applications of the device are hot, chemical aggressive, and non-transparent fluids where classical methods would not withstand the rough environment for a sufficiently long time. Schlagwörter Lorentzkraft-Anemometrie, Durchflussmessung, schwach leitfähige Fluide ◮◮◮ Keywords Lorentz force velocimetry, flow measurement, poorly conducting fluids 1 Einleitung Klassische Volumenstrommessverfahren [1] findet man in vielen Industriezweigen, wie beispielsweise in der chemischen Verfahrenstechnik und in der Nahrungsmit- telindustrie, welche jedoch bei speziellen Messaufgaben nicht anwendbar sind. Hierunter zählen unter anderem extrem heiße oder chemisch aggressive Fluide. Beispiele für derartige Medien sind Säuren, Laugen, Salz- und Glas- schmelzen und flüssige Metalle. In der Regel können diese medieninvasiven Methoden nur eine sehr kurze Zeit oder überhaupt nicht ein- gesetzt werden. Darüber hinaus scheitern nichtinvasive Methoden, wie die optische Vermessung meist an nicht- transparenten Medien und/oder Kanalwänden. Ein Lösungsweg zur Überwindung der aufgeführten Probleme ist die Lorentzkraft-Anemometrie (LKA) [2]. Dieses berührungslose Messverfahren basiert auf der Wechselwirkung eines externen statischen Magnetfeldes mit einem elektrisch leitfähigen, bewegten Fluid. Wenn sich ein elektrisch leitfähiges Medium durch ein statisches Magnetfeld bewegt, kommt es aufgrund der entstehen- den Wirbelströme zur Generierung einer Kraft, die der Ursache (dem fließendem Medium) entgegenwirkt – die Lorentzkraft. Da sich das Magnetsystem bei Einwirkung der Lorentzkraft in Richtung der anliegenden Elektrolyt- strömung mitbewegt, agiert es als Magnetfeldquelle wie auch als Kraftsensor. Der für die Anwendung der LKA wichtige Zusam- menhang zwischen gemessener Kraft F und gesuchter Strömungsgeschwindigkeit u wird durch die Gleichung F ∼ σ · u · B 2 · V (1) tm – Technisches Messen 79 (2012) 9 / DOI 10.1524/teme.2012.0263  Oldenbourg Wissenschaftsverlag 399 Brought to you by | Université Paris Ouest Nanterre La Défense Authenticated Download Date | 12/19/16 1:59 AM