Windkanal für einen Halbleiterhersteller

Technische Daten:

Allgemeines:

Bei dem Windkanal handelt es sich um einen Niedergeschwindigkeitswindkanal vom Typ „Göttinger Bauart“ mit offener Meßstrecke (aber mit Meßkammer) und geschlossener Rückführung.

Im Windkanal kann eine Strömungsgeschwindigkeit von 0,1 bis ca. 15 m/s stufenlos über eine elektronische Steuerung eingestellt werden. Die Luftströmung wird durch ein einstufiges Hochleistungsradialgebläse erzeugt.

Der Niedergeschwindigkeitswindkanal ist aufgrund seiner kompakten Bauweise universell einsetzbar. Er eignet sich nicht nur hervorragend zur qualitativen und quantitativen Strömungsuntersuchung, sondern kann auch ebenfalls zu Ausbildungs- und Forschungszwecken herangezogen werden.

Spezifikation:

Typ:

• Vertikal aufstellbarer Niedergeschwindigkeitswindkanal.
• „Göttinger Bauart“ mit offener Meßstrecke, aber mit geschlossener Meßkammer
• Der Kanal ist aus verzinktem Blech und PVC Rohren aufgebaut.
• Die Düse ist aus GFK. Der Windkanal ist zum Teil wärmesisoliert.
• Der Ventilator, Diffussoren und Umlaufecken bestehen aus verzinktem beschichtetem Blech.
• Das Gestell für den Windkanal besteht aus Aluminium-Boschprofilen.
• Das Gewicht des gesamten Windkanals wird bei ca. 250 Kg liegen.
• Ein Wärmetauscher dient zum Heizen und Kühlen der Luft im Windkanal.
• Der Strömungsverlauf ist horizontal.
• Differenzdruckentnahmestellen am Düsenein- und ausgang durch eine Ringleitung (dienen zur Geschwindigkeitsberechnung).

Gebläsemotor und Gebläse:

Einstufiges, festeingestelltes Hochleistungsradialgebläse mit rückwärtsgekrümmten Schaufeln.

Drehzahl:	n = ca. 3000 U/min
Motorleistung:	Pw = ca. 3,0 Kw
Drehstrommotor ist stufenlos regelbar über eine Regelelektronik mit Sollwerteingabe 0...10 Volt
Drehzahlabweichung:	besser als 0,1% v. Ew.

Meßstrecke und strömungsmechanische Kenndaten:

Düsenaustrittsdurchmesser:	320 mm
nutzbarer Meßstreckendurchmesser:	305 mm
Meßstreckenlänge:	420 mm
max. Strömungsgeschwindigkeit:	v = 0...15 m/s
Referenz für die Geschwindikeit:
Flügelradanemometer MiniAir:	0,3...20 m/s

Die Querkompente der Strömungeschwindigkeit ist mit unseren Mittel nicht meßbar, sie ist aber sehr klein. Die räumliche Konstanz der Strömungsgeschwindigkeit ist im Strömungsprofil homogen. Die zeitliche Konstanz der Strömungsgeschwindigkeit ist in der Turbulenz in Strömungsrichtiung zu verstehen, die ist ja angegeben 0,8 % vom Mittelwert unter 1 m/s, über 1 m/s 0,6 % vom Mittelwert (Schwankung der Geschwindigkeit über die Zeit).

Turbulenzgrad von ca. 1...15 m/s:	Tu < 0,6%
unter 1 m/s:	Tu ca 0,8 ..1 %
Kontraktion:	8
Beheizung der austretenten Düsenluft:	20°C...65°C

Die Beheizung der Luft erfolgt über einen eingebauten Wärmetauscher und eine Temperiereinheit von Huber, die wir mit anbieten, da wir sie auch in die Steuerung des Windkanals mit einbinden müssen.

Als Referenzmeßpunkt für die Temperatur ist der Austrittsstrom der Düse (in der Meßkammer )vorgesehen.
Genauigkeit der zu einzustellenden Temperatur: 1°C
Die Temperaturstabilität hängt von dem Temperiergerät (Huber) ab.

Die Steuerung des Windkanal erfolgt über eine Bediensoftware, die es erlaubt gewisse Geschwindigkeiten mit den entsprechenden Temperaturen anzufahren. (LabView, ausführbare Datei und Sourcecode)

Windkanal nach der Isolierung

Druckwindkanal 6 bar

Funktionsweise:

Der Windkanal wird vom vorhandenen Drucknetz und einem Druckwächter auf einen statischen Druck von 6 bar absolut „aufgepumpt“.

Bedingung:

Die beigestellte Luft aus dem Druckluftkreislauf von Schmidt beträgt 20 °C am Eintritt in den Windkanal.

Der Antrieb der Luft im Windkanal erfolgt über einen einstufigen druckfesten Radialventilator mit Drehstrommotor. (Drehzahlgenauigkeit 0,1 % / Umdrh.). Die Steuerung hat einen externen Sollwerteingang von 0...10 Volt. Die Drehzahlgenauigkeit liegt bei ca. 0,01 % bei max. Drehzahl.

Die Kühlung der Luft, die sich durch die Reibung an den Kanalwänden erwärmt erfolgt über ein strömungsgünstiges Kühlregister. Der Kühlungsvorgang erfolgt vollautomatisch; es wird immer auf eine konstante Temperatur (in der Regel 20 C°) im Kanal geregelt, unabhängig vom eingestellten Volumenstrom. Die Meßstrecken können zum Sensorwechsel drucklos gemacht und entsprechend ausgebaut werden, dies geschieht durch 2 Kugelhahnventile. Der Druck im Kanal bleibt hierbei erhalten. Als Referenz der Geschwindigkeit und des Volumenstroms wird eine hochgenaue Meßturbine mit 1 % Genauigkeit verwendet.

Die Meßstrecke wird mit einem LDA vermessen, um die Positionen der Sensoren zu bestimmen und deren Korrekturfaktoren; es sollte möglich sein bis zu 3 Sensoren gleichzeitig zu messen bzw. zu kalibrieren. Es wird eine Meßebene (Sensorenebene) mit dem LDA vermessen. Die Meßebene wird in einem Abstand von 5 mm über Düsenaustrittdurchmesser vermessen bei 1, 3, und 6 bar und Geschwindigkeiten 1, 5, 10, 20, 30 m/s

Technische Daten:

Düsenaustrittsdurchmesser: ca. 150 mm
Düsenaustrittsgeschwindigkeit: 30 m/s (geregelt)
Betriebsdruck: 6 bar (geregelt)
Betriebstemperatur: 20 C° (geregelt)
Antriebsleistung: ca. 15 KW
Kühlleistung: ca. 10 KW
Turbulenzgrad: ca. 1 %
Strömungsart: reproduzierbare genaue Rohrströmung kurz hinter dem Einlauf (Austritt der Düse)

Probeaufbau Westenberg Engineering

LDA Messung

Die Messkammer ist mit einem Laser Doppler Anemometer ausgestattet.
Es ist möglich 4 Sennsoren simultan zu kalibrieren!

Sichtfenster für LDA Messung