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ÖSTERREICHISCHES PATENTAMT Verfahren zur Bestimmung der Dampffeuchtigkeit
Zusatzpatent zum Patent Nr. 222392.
Das Verfahren zur Bestimmung der Dampffeuchtigkeit durch Messung der Verdampfungswärme gemäss dem österr. Patent Nr. 222392 besteht darin, dass die flüssige Phase des Nassdampfes durch die Heizleistung eines elektrisch beheizten Messgerätes in Dampf überführt wird, wobei zwischen dem Messgerät und dem Nassdampf ein konstanter Temperaturunterschied aufrechterhalten wird und die hiezu aufgewendete Heizleistung das Mass der Verdampfungswärme der flüssigen Phase des Nassdampfes und somit auch das Mass des Feuchtigkeitsgrades bildet.
Bei diesem Verfahren wird der Heizkörper durch den hindurchströmenden Dampf abgekühlt und entsprechend dieser Abkühlung wird eine Wärmekompensation am Heizkörper durchgeführt, wobei nach Abzug der bekannten, bei der Eichung festgestellten Wärmeverluste die Heizleistung das Mass der Verdampfungswärme darstellt und, wenn die Durchflussgeschwindigkeit und Temperatur des Nassdampfes bekannt sind, auch den jeweiligen Feuchtigkeitsgrad angibt.
Durch die vorliegende Erfindung wird das Verfahren gemäss Patent Nr. 222392 weiterentwickelt.
Bei diesem Verfahren wird die flüssige Phase des Nassdampfes durch die Heizleistung eines elektrisch beheizten Messgerätes in Sattdampf überführt. Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass die Temperatur des Sattdampfes, die durch einen oder mehrere hinter dem elektrischen Heizkörper angebrachte Fühler gemessen wird, durch Regelung der Heizleistung mittels eines Potentiometers gleichgehalten wird mit der Temperatur des in das Messgerät einströmenden Nassdampfes, die durch einen oder mehrere vor dem Heizkörper angebrachte Fühler gemessen wird, wobei die zur Aufrechterhaltung der Temperaturgleichheit aufgewendete augenblickliche Heizleistung, die durch ein Wattmeter angezeigt wird, das Mass der Verdampfungswärme darstellt,
welches dem jeweiligen Feuchtigkeitsgrad des Dampfes entspricht.
Zur näheren Erklärung des erfindungsgemässen Verfahrens wird auf die beiliegende Zeichnung verwiesen, die schematisch den Längsschnitt einer Messvorrichtung darstellt, die beispielsweise zur Ausführung dieses Verfahrens verwendet werden kann.
Die Vorrichtung besteht aus einem walzenförmigen Hohlkörper 1, welcher von dem zu messenden Dampf durchflossen wird und in welchem sich mit dem Eintrittsteil beginnend ein oder mehrere Messfühler 2 a zum Messen des statischen Druckes des Nassdampfes befinden, weiters ein oder mehrere Temperaturfühler 6 a, in der Regel thermoelektrische Elemente für die Messung der Temperatur des Nassdampfes, ein elektrischer Heizkörper 8, ein oder mehrere Messfühler 2 b zum Messen des statischen Druckes des Sattdampfes, ein oder mehrere Temperaturfühler 6 b zum Messen der Temperatur des Sattdampfes und ein Messfühler 9 zum Messen des Gesamtdruckes des Sattdampfes.
Das Messgerät kann mit Messfühlern 4 zum Messen des statischen Druckes des das Gerät umfliessenden Nassdampfes versehen sein oder es können sowohl die Messfühler 4 zum Messen des Druckes des umfliessenden Dampfes als auch die Messfühler 2a zum Messen des Druckes des durchfliessenden Dampfes in einer Abnahmesonde vorgesehen sein, die vor dem eigentlichen Messgerät angeordnet ist.
Die Messung des statischen Druckes des Nassdampfes innerhalb und ausserhalb des Messgerätes kann in Anbetracht dessen, dass die Isobaren und Isothermen des Nassdampfes identisch sind, durch Messung der Temperatur des Nassdampfes ersetzt werden.
Wird das Messgerät von einer bestimmten Menge des Dampfes durchflossen und ist durch das Potentiometer 14 die Heizleistung des Heizkörpers 8 bis auf den Grenzwert des Gleichgewichtszustandes eingestellt, bei welchem die Temperatur des Sattdampfes noch gleich bleibt mit der Temperatur des einströmenden Nassdampfes, so gibt die augenblickliche Heizleistung, die durch das Wattmeter 13 angezeigt wird, den Wert der Verdampfungswärme der flüssigen Phase des gemessenen Dampfes an. Sobald sich jedoch der Feuchtigkeitsgrad des Dampfes ändert, tritt ein Unterschied zwischen der Temperatur des Sattdampfes und der Temperatur des Nassdampfes ein. Der dadurch gestörte Gleichgewichtszustand wird durch Änderung der Heizleistung des Heizkörpers 8 mittels des Potentiometers 14 wieder hergestellt.
In der Zeichnung sind weiters durch 3 a und 3 b die Zuleitungen zu den Miktromanometern für das Messen der Drücke innerhalb des Messgerätes dargestellt, die Zuleitung 5 zum Mikromanometer für das
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zum Messen der thermoelektrischen Ströme und der Bezugspunkt 12 für die Messung der Temperatur der Thermoelemente.
Da das Messgerät mit einem Messfühler zum Messen des statischen Druckes des Sattdampfes versehen ist, erübrigt sich die Messung der Strömungsgeschwindigkeit des Dampfes, die durch Messung des Gesamtdruckes ersetzt wird, was eine wesentliche Vereinfachung bei der Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens bedeutet.
Das erfindungsgemässe Verfahren kann vorteilhaft für die vollständige Automatisierung verwendet werden, insbesondere bei Anwendung eines Servokompensators der Heizleistung und eines Analoges für die Berechnung des Feuchtigkeitsgrades. Ausser einer Anzeige des augenblicklichen Wertes des Feuchtigkeitsgrades des Dampfes kann das Messgerät mit einer automatischen Registrierungs- bzw. Reguliereinrichtung ausgestattet werden.
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AUSTRIAN PATENT OFFICE Method for determining steam humidity
Additional patent to patent no. 222392.
The method for determining steam moisture by measuring the heat of evaporation according to Austrian Patent No. 222392 consists in converting the liquid phase of the wet steam into steam by the heating power of an electrically heated measuring device, with a constant temperature difference being maintained between the measuring device and the wet steam and the heating power used for this purpose forms the measure of the heat of vaporization of the liquid phase of the wet steam and thus also the measure of the degree of moisture.
In this process, the radiator is cooled by the steam flowing through it and, according to this cooling, heat compensation is carried out on the radiator, with the heating output representing the degree of evaporation heat after deduction of the known heat losses determined during calibration and, if the flow rate and temperature of the wet steam are known are, also indicates the respective degree of moisture.
The present invention further develops the process according to patent no.
In this process, the liquid phase of the wet steam is converted into saturated steam by the heating power of an electrically heated measuring device. The essence of the invention is that the temperature of the saturated steam, which is measured by one or more sensors attached behind the electric heating element, is kept equal by regulating the heating power using a potentiometer with the temperature of the wet steam flowing into the measuring device, which is measured by one or more sensors several sensors installed in front of the radiator are measured, whereby the current heating power used to maintain the temperature equality, which is displayed by a wattmeter, represents the degree of heat of vaporization,
which corresponds to the respective degree of humidity of the steam.
For a more detailed explanation of the method according to the invention, reference is made to the accompanying drawing, which schematically shows the longitudinal section of a measuring device that can be used, for example, to carry out this method.
The device consists of a cylindrical hollow body 1 through which the steam to be measured flows and in which, starting with the inlet part, there are one or more measuring sensors 2 a for measuring the static pressure of the wet steam, further one or more temperature sensors 6 a, in which Usually thermoelectric elements for measuring the temperature of the wet steam, an electric heater 8, one or more sensors 2 b for measuring the static pressure of the saturated steam, one or more temperature sensors 6 b for measuring the temperature of the saturated steam and a sensor 9 for measuring the total pressure of saturated steam.
The measuring device can be provided with measuring sensors 4 for measuring the static pressure of the wet steam flowing around the device, or both measuring sensors 4 for measuring the pressure of the flowing steam and measuring sensors 2a for measuring the pressure of the flowing steam can be provided in a sampling probe, which is arranged in front of the actual measuring device.
The measurement of the static pressure of the wet steam inside and outside the measuring device can be replaced by measuring the temperature of the wet steam, considering that the isobars and isotherms of the wet steam are identical.
If a certain amount of steam flows through the measuring device and the heating output of the heating element 8 is set by means of the potentiometer 14 up to the limit value of the equilibrium state, at which the temperature of the saturated steam still remains the same as the temperature of the incoming wet steam, the instantaneous heating output is given , which is displayed by the wattmeter 13, the value of the heat of vaporization of the liquid phase of the measured vapor. However, as soon as the moisture level of the steam changes, there is a difference between the temperature of the saturated steam and the temperature of the wet steam. The state of equilibrium that is disturbed as a result is restored by changing the heating power of the heating element 8 by means of the potentiometer 14.
In the drawing, the supply lines to the micromanometers for measuring the pressures within the measuring device are also represented by 3 a and 3 b, the supply line 5 to the micromanometer for the
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for measuring the thermoelectric currents and the reference point 12 for measuring the temperature of the thermocouples.
Since the measuring device is provided with a measuring sensor for measuring the static pressure of the saturated steam, there is no need to measure the flow velocity of the steam, which is replaced by measuring the total pressure, which means a significant simplification when carrying out the method according to the invention.
The method according to the invention can advantageously be used for complete automation, in particular when using a servo compensator for the heating power and an analog for calculating the degree of humidity. In addition to a display of the current value of the moisture level of the steam, the measuring device can be equipped with an automatic registration or regulating device.