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Verfahren zur Messung, insbesondere Registrierung des Taupunktes sowie
Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens
Es sind Verfahren bekannt, bei welchen der Taupunkt durch optische Betrachtung gekühlter Flächen oder durch Kontaktgabe zwischen Elektroden gemessen wird. Weiters sind Verfahren bekannt, bei welchen Thermoelemente oder eine Kühleinrichtung solange verschoben oder die Gasmenge sol'ange verändert wird, bis die Temperaturmesseinrichtung in den Taupunktbereich des abgekühlten Gases gelangt. Diese Verfahren sind empfindlich gegen Störungen und ge-
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Taupunktmessung die Eigenschaft feuchter Gase benützt, dass unterhalb des Taupunktes die Verdampfungswärme der Feuchtigkeit ein Vielfaches der spezifischen Wärme des trockenen Gases beträgt. Unterhalb des Taupunktes steigt daher die spezifische Wärme des Gases plötzlich stark an.
Mit der spezifischen Wärme steigt auch die Wärmeübe gangs- zahl des feuchten Gases plötzlich an, so dass die Wandtemperatur eines gekühlten Rohres, durch welches das feuchte Gas strömt, praktisch nahe an die Taupunkttemperatur kommt.
Nach dem Erfindungsgedanken werden diese Eigenschaften benützt, um den Taupunkt vorzugsweise mechanisch durch Wärmedehnung des Messrohres ununterbrochen anzuzeigen und zu registrieren. Bei dem neuen Verfahren wird einem konstant gehaltenen Gasstrom durch einen ebenfalls konstant gehaltenen Strom eines Kühlmediums Wärme entzogen.
Zur Kühlung des Gases wird vorteilhaft ein Luftstrom verwendet, wobei Luft- und Gasstrom durch einen Doppelventilator erzeugt werden. Das Verhältnis von Luftstrom zu Rauchgasstrom wird so gewählt, dass das Gas auf den tiefsten zu messenden Taupunkt abgekühlt werden kann. Vorzugsweise wird das Gas in zwei. oder mehr Stufen abgekühlt. Damit. die Austrittstemperatur des Gases bzw. die Rohrwandtemperatur ein exaktes Mass für den Taupunkt wird, ist notwendig, dass die Eintrittstemperatur des Gases in die Wärmetauschfläche konstant ist, Um dies bei wechselnder Temperatur des Gases zu erreichen, wird das Gas zunächst in der oberen Stufe auf eine konstante, oberhalb des höchsten zu messenden Taupunktes liegende, Temperatur gebracht (Obere Grenztemperatur).
Hiezu wird eine vom Gas durch- strömte Kühlschlange in ein Medium konstanter Temperatur wie etwa siedendes Wasser gelegt. Dies ist besonders bei Rauchgas wich- tig, dessen Temperatur von der Kesselbelastung abhängt. Anschliessend wird dem
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So kann z. B. mit einer konstanten Lufteintrittstemperatur von 200 C (die Lufttemperatur kann durch Kühlwasser vermittels eines Thermostaten und Magnetventiles konstant gehalten werden) und einer Rauchgaseintrittstemperatur von 900 bei einem entsprechend gewählten Verhältnis von Luftmenge zu Gasmenge, der Taupunkt im Bereich von 40 bis 900 C gemessen werden.
Das ist dadurch möglich, dass bei hohem Taupunkt schon nach Durchströmen weniger Prozente'der Wärmetauschfläche der Taupunkt erreicht, von da ab das feuchte Gas wegen seiner hohen spezifischen Wärme bis zum Austritt nur um zirka 10 C abgekühlt wird. Mit sinkendem Taupunkt wird die Wärmetauschfläche, die zur Erreichung des Taupunktes notwendig ist, grösser, die Restfläche also kleiner, dafür wird aber auch die spezifische Wärme des feuchten Gases kleiner, so dass die Unterschreitung des Taupunktes am Austritt im ganzen Messbereich gleich bleibt.
Misst man den Taupunkt durch die Wärmedehnung des letzten Teiles der Wärmetauschfläche oder die Temperatur des austretenden Gases mittels Thermometers oder der Wärmedehnung eines ungekühlten, gasdurchströmten Messrohres, dann muss die Anzeige um 1 oder 20 C nach oben korrigiert werden, um den Taupunkt zu erhalten. Die Überprüfung der Anzeige erfolgt z. B. derart, dass dem Appa-
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rat ein Gemisch aus trockener Luft und Wasserdampf zugeführt wird. Aus dem Mengenverhältnis kann der Taupunkt berechnet werden.
Die Abkühlung des Gases nach der oberen Stufe kann in mehreren Stufen erfolgen, wobei z. B. nur in der untersten letzten Stufe durch Luftstrom gekühlt wird, während in den vorhergehenden Stufen zur Kühlung des Gases das aus der Endstufe austretende unter den Taupunkt abgekühlte Gas zur Kiihlung verwendet wird.
Bei schwefelhaltigen Rauchgasen wird die Taupunktmessstrecke doppelt ausgeführt. In der ersten Strecke wird der Schwefelsäuretaupunkt gemessen und in der anschliessenden zweiten Messstrecke der Wassertaupunkt. Bei hohen Schwefelgehalt wird zwischen die beiden Messstrecken noch eine Kühlstrecke gelegt.
Auch hier wird wiederum die Warmluft aus der Kühlstrecke zum Wassertaupunkt zur Abkühlung des Gases auf den Schwefelsäuretaupunkt weiter verwendet. Die Abkühlung auf den Schwefelsäuretaupunkt kann z. B. aber auch durch das Gas selbst erfolgen, welches nach dem Austritt aus dem Wassertaupunktmessrohr zur Kühlung des heissen Gases in der Schwefeltaupunktmessstrecke verwendet wird.
Bei der Abkühlung des Gases schlägt sich nach Unterschreitung des Taupunktes an den Wärmetauschflächen Kondensat nieder. An den tiefsten Stellen der Wärmetauschflächen, einschliesslich Messrohr und Rückleitung des Gases, werden daher vorzugsweise Syphone vorgesehen, durch welche abgeschiedenes Kondensat selbsttätig ins Freie ablaufen kann, ohne dass Luft in den Gasstrom eindringt.
Zwecks rascher Meldung der Grenzen, innerhalb welcher der Taupunkt gehalten werden soll, werden in an sich bekannter Weise vorzugsweise einstellbare Alarmkontakte angebracht.
Eine Ausführungsform des Apparates ist nachstehend beschrieben :
Rauchgase werden aus einem Rauchgaszug mit Hilfe eines kleinen Ventilators angesaugt und durch den Apparat wieder in den Rauchgaszug zurückgeführt. Damit die Kühlluft den gleichen Druck besitzt wie das Rauchgas wird die Luft einer Kammer entnommen, die einerseits mit dem Rauchgaskanal hinter der Gasentnahmestelle in Verbindung steht und in die durch eine Drosselscheibe atmosphärische Luft in einer Menge einströmt, die auch im ungünstigen Falle grösser ist als die vom Luftventilator angesaugte Menge.
Dadurch wird erreicht, dass unabhängig von der Höhe des Vakuums im Rauchgaskanai vor dem Rauchgas-uid Luftventilator der gleiche Druck herrscht und damit das Verhältnis der Fördermengen erhalten bleibt.
Im Apparat durchstreichen die Rauchgase zunächst den Wasserkühlmantel, in welchem das Kühlwasser verdampft. Der erzeugte Dampf wird vorteilhaft in einem luftgekühlten Kondensator teilweise niedergeschlagen.
Der Dampfraum steht mit der Atmosphäre, dem Rauchgaskanai oder dem Ventilator in Verbindung, der Wasserstand zeigt z. B. in einem Schauglas durch sein Absinken die Notwendigkeit an, den Wasservorrat zu ergänzen. Diese Ergänzung kann auch automatisch durch einen Schwimmer erfolgen.
Hinter dem Wasserkühler werden die Rauchgase durch Warmluft gekühlt, welche aus der unteren Stufe der Kühlanlage austritt.
Die untere Stufe der Abkühlung wird so bemessen, dass die mittlere Temperatur der Rauchgase in dieser Stufe gleich dem Taupunkt ist. Die Rauchgase treten mit einer gewissen Obertemperatur gegenüber dem Taupunkt ein und verlassen die Stufe mit einer geringen Untertemperatur gegenüber dem Taupunkt.
Die Messung der mildern Rauchgastem-
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liegendes Rohr, dessen Längendehnung der Mitteltemperatur entspricht. In diesem Falle liegen drei Rohre konzentrisch : Das Anzeigerohr, die Kühlfläche und das Führungsrohr für die Kühlluft. Die Wärmedehnung des Innenrohres kann nun gegenüber dem Mantelrohr, das die Temperatur des kochenden Wassers annimmt, oder gegenüber einem Invarstab als Taupunkt angezeigt werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Messung, insbesondere Registrierung des Taupunktes, wobei einem Gas-
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dem z. B. durch einen Ventilator konstant gehaltenen Gasstrom durch einen z. B. ebenfalls durch einen Ventilator konstant gehaltenen Strom von z. B. Luft Wärme entzogen wird, wobei das Verhältnis vom Luftstrom zum Rauchgasstrom so gewählt wird, dass das Gas auf den tiefsten zu messenden Taupunkt abgekühlt werden kann, und die Austrittstemperatur des Gases bzw. die Temperatur der vom Gas bespülten Rohrwand z. B. durch Wärmedehnungsanzeige gemessen und a's Taupunkt zur Anzeige gebracht wird.