Testsystem und Testbedingungen
Das Kernstück des Messaufbaus sind wieder eine potente Pumpe, die 200 l/h (und mehr) liefern kann, ein großer Ausgleichsbehälter im Kompressorkühler und ein externer mit zusammen fast 10 Litern Volumen (hier habe ich die Wassermenge wieder etwas reduziert), sowie der Kompressorkühler selbst, dessen Hysterese so eingestellt wurde, dass die Temperatur im Vorlauf bis zu 1000 Watt zugeführter Abwärme zwischen 19.5 und 20,5 °C gehalten werden kann. Geringere Abweichungen sind nicht machbar, allerdings lässt sich die Temperatur im Vorlauf ja messen und somit auch ein mögliches Delta zur Korrektur der gesammelten Messwerte über einen einheitlichen Zeitstempel verwenden. Zum Einsatz kommt sauber destilliertes Wasser, mehr nicht. Jegliche Schwebeteilchen würden die Messung nur verfälschen.
Um Schwankungen des Volumenstroms („Durchflussmenge“) im Bereich der Pumpe zu vermeiden, lasse ich diese ungeregelt bei maximaler Leistung laufen und regle stattdessen den Volumenstrom mit Hilfe des Bypasses A herunter. Das senkt auch den Druck ein wenig auf das im normalen PC übliche Maß. Dafür kommt ein recht gut dosierbarer Kugelhahn zum Einsatz, der bereits recht grob den Volumenstrom im großen Kreislauf durch den „Kurzschluss“ über den Bypass A abzusenken hilft. Dadurch teilen sich die Volumenströme auf den großen und kleinen Kreislauf auf, so dass die Pumpe selbst keinen signifikanten Gegendruck mehr bekommt, der seinerseits dann die Drehzahl herunterdrücken könnte.
Um hier eine erste Referenzmessung vornehmen zu können, wird zunächst das Referenz-Messgerät über den 2-Wege-Umschalter aktiviert. Mit dem recht präzisen Druckregelventil im Rücklauf des großen Kreislaufs, das auf eine große Untersetzung durch ein Schraubgewinde setzt, kann ich dessen Volumenstrom nun relativ genau und vor allem auch konstant und ohne große Schwankungen einstellen. Selbst bei größeren Volumenströmen um die 3 l/m (also 180 l/h) beträgt die gemessene Schwankung nur maximal 0,01 l/m.
Wer sich fragt, warum ich das Ventil nicht im Vorlauf positioniert habe, dem kann man eine relativ einfache Antwort geben. Für den Volumenstrom als solchen ist die Position im Kreislauf eher unwichtig, allerdings entstehen am Ventil Turbolenzen, die man vor einem Einlauf möglichst vermeiden möchte und wir haben wieder eine Druckreduzierung. Außerdem lässt sich so auch das Anstauen von Luftbläschen vor den zu testenden Komponenten fast komplett ausschließen. Der ganze Aufbau liegt übrigens eben eben auf dem Boden und bis auf die Komponenten ist die Verschlauchung auch weitgehend symmetrisch gestaltet.
Zur Ermittlung des Volumenstromes setze ich somit auf einen fest definierten Messaufbau, der zwischenzeitlich auch nicht „auseinandergepflückt“ wird. Das Herzstück ist ein spezieller, hochpräziser Ultraschall-Durchflussmesser in Form des Keyence FD-Q10C. Dieser anklemmbare Durchflussmesser arbeitet völlig berührungsfrei und beeinflusst auch den Durchfluss im Kreislauf nicht. Die Genauigkeit übertrifft die der mechanischen Lösungen bei weitem, so dass man hier nach dem Kalibrieren einen echten Referenzwert für den Momentanvolumenstrom erhält.
Gespeist wird das Ganze über ein spezielles 4-Pin M12-Kabel aus einem externen Netzteil. Um dem verwendeten Rohr-Teilstück unter der Klemme exakt gerecht zu werden, habe ich die montierten Komponenten noch einmal in einem befreundeten Labor in Serienschaltung zu einem geeichten Gerät abgleichen lassen (M 1). Gemessen wird der Momentanvolumenstrom generell in Litern pro Minute (l/m), nicht pro Stunde. Das Gerät bietet neben der Grenzwertermittlung auch Differenzmessungen und einen frei definierbaren Nullpunkt an.
So gerüstet, kann man nun auch Durchfluss-Sensoren im Messkreislauf bewerten und hat für die mehrfache Wertermittlung stets auch die Möglichkeit, in Echtzeit zwischen diesem Testobjekt und dem Referenz-Sensor umzuschalten, um eine mögliche Drift des Volumenstroms zu erkennen und gegebenenfalls etwas nachzuregeln. Wie sich das Ganze dann in der Praxis anlässt und was man dadurch an Erkenntnissen gewinnen kann, das zeigen die Messergebnisse auf der nächsten Seite.
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