Einführungsbeitrag

Dieses Dokument legt die geometrischen Formen und Maße sowie die Anwendung (Einbau in ein System und Betriebsbedingungen) von Düsen bei kritischer Strömung (CFNs, englisch: critical flow nozzles) fest, die zur Bestimmung des Massendurchflusses eines durch ein System strömenden Gases verwendet werden, ohne dass hierzu die CFN grundsätzlich kalibriert werden muss. Es enthält außerdem die erforderlichen Angaben für die Berechnung des Durchflusses und der zugehörigen Messunsicherheit.
Dieses Dokument ist anwendbar für Düsen, in denen das Gas im kleinsten Strömungsquerschnitt auf die kritische Strömungsgeschwindigkeit beschleunigt wird, ausschließlich für den Fall einer stationären Strömung eines einphasigen Gases. Bei Erreichen der kritischen Geschwindigkeit in der Düse hat der Massendurchfluss des durch die Düse strömenden Gases unter den auf der Einlaufseite vorhandenen Bedingungen sein Maximum, wobei die CFN nur innerhalb festgelegter Grenzen eingesetzt werden kann, zum Beispiel bezüglich des Verhältnisses des Durchmessers des Halsteils der CFN zum Durchmesser des Einlaufrohrs und der Reynolds-Zahl. Dieses Dokument behandelt CFNs mit Toroid- und Zylinderhals, für die eine ausreichende Anzahl an direkten Kalibrierungen durchgeführt wurde, sodass die sich daraus ergebenden Kalibrierkoeffizienten innerhalb bestimmter Grenzen der Messunsicherheit angewendet werden können.
EN ISO 9300:2022 wurde vom Technischen Komitee ISO/TC 30 "Measurement of fluid flow in closed conduits" in Zusammenarbeit mit dem Technischen Komitee CEN/SS F05 "Messinstrumente" erarbeitet, dessen Sekretariat von CCMC gehalten wird. Das zuständige deutsche Normungsgremium ist der Arbeitsausschuss NA 152-04-02 AA "Durchfluss und Menge" im DIN-Normenausschuss Technische Grundlagen (NATG).

Änderungsvermerk

Gegenüber DIN EN ISO 9300:2005-11 wurden folgende Änderungen vorgenommen: a) die Kurve für den Durchflusskoeffizienten wird jeweils durch eine einzige Gleichung für die Venturidüsen bei kritischer Strömung (CFNs) mit Toroid- und Zylinderhals angegeben, die sowohl das laminare als auch das turbulente Grenzschichtregime abdeckt; b) die Kurve für den Durchflusskoeffizienten von CFNs mit Toroidhals wurde auf der Grundlage der jüngsten experimentellen und theoretischen Daten aktualisiert; c) CFNs ohne Diffusor (en: quadrant CFN) und mit abnehmbarem Diffusor werden berücksichtigt; d) die Grundgleichungen zur Messung des Durchflusskoeffizienten werden aufgeführt; e) das Phänomen der vorzeitigen Entdrosselung (en: premature unchoking phenomenon) wird erklärt, um auf die unvorhersehbare Entdrosselung bei niedrigen Reynolds-Zahlen aufmerksam zu machen; f) die Reference Fluid Thermodynamic and Transport Properties Database (REFPROP) wird für die Berechnung des Beiwerts der kritischen Strömung und der Viskosität eingeführt und es werden entsprechend angepasste Kurven für einige Reingase und Luft angegeben; g) das Verfahren zur Korrektur des Durchmessers (DCM, en: diameter correction method) zur Anpassung der experimentellen Daten für den Durchflusskoeffizienten an eine Referenzkurve wird eingeführt und detailliert beschrieben; h) ein detailliertes Verfahren zur Anpassung der Kurve für den Durchflusskoeffizienten an einen experimentellen Datensatz wird beschrieben; i) Hintergrundinformationen zu den Anforderungen werden angegeben; j) Die Übersetzung von Fachbegriffen ist an den aktuellen Gebrauch in der deutschen Fachsprache angepasst worden. Insbesondere sind die folgenden Übersetzungen geändert worden: critical flow function (bisher: kritische Durchflussfunktion, jetzt: Beiwert der kritischen Strömung), stagnation conditions (bisher: Ruhebedingungen, jetzt: absolute Bedingungen), stagnation pressure (bisher: Ruhedruck, jetzt: absoluter Gesamtdruck). Sofern es sich um in Abschnitt 3 definierte Begriffe handelt, ist die bisherige Benennung als zulässige Nebenbenennung erhalten worden.

Zuständiges nationales Arbeitsgremium

NA 152-04-02 AA - Durchfluss und Menge  

Zuständiges europäisches Arbeitsgremium

CEN/BT - BT Technical Board  

Zuständiges internationales Arbeitsgremium

ISO/TC 30/SC 2 - Drosselgeräte