CH223336A - Verfahren zur Bestimmung einer in einem bezw. von einem Flüssigkeitskreislauf aufgenommenen oder abgegebenen Wärme- oder Kältemenge. - Google Patents

Verfahren zur Bestimmung einer in einem bezw. von einem Flüssigkeitskreislauf aufgenommenen oder abgegebenen Wärme- oder Kältemenge.

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CH223336A
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01KMEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K17/00Measuring quantity of heat
    • G01K17/06Measuring quantity of heat conveyed by flowing media, e.g. in heating systems e.g. the quantity of heat in a transporting medium, delivered to or consumed in an expenditure device
    • G01K17/08Measuring quantity of heat conveyed by flowing media, e.g. in heating systems e.g. the quantity of heat in a transporting medium, delivered to or consumed in an expenditure device based upon measurement of temperature difference or of a temperature

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Description


  



  Verfahren zur Bestimmung einer in einem bezw. von einem Flüssigkeitskreislauf aufgenommenen oder abgegebenen WÏrme- oder KÏltemenge.



   Die bisher zur Messung des   Wärmever-    brauches von   Heisswasser-Eeiizungsa. nlagen    verwendeten Wärmemengenmesser bestehen im Prinzip aus zwei Messgeräten, wovon durch das eine die umlaufende Wassermenge   G und vou dem andern    die zwischen Vor   und Rücklauf bestehende Temperaturdiffe-      renz zIt gemessen wird. Dureh    eine weitere Vorrichtung   wird schliesslich die Wärme-    menge Q durch Bildung des Produktes aus G. At erfa¯t und mittels Anzeige- oder RegistriergerÏten bezw.   Zählwerken festgehal-      ten.   



   Bei   gerin,    Strömungsgeschwindigkeit sind aber   die Messkräfte der Wassermengen-    messer, insbesondere mit Düsen oder Stau  rändern, so klein, da, ss dadurch    die   Genauig-    keit der Messung wesentlich beeinträchtigt wird. Auch bei Verwendung von Flügelrad  wassermessern      oder Wassermessern    mit Stauklappen lässt die Me¯genauigkeit bei   schwa-    cher Zirkulation stark zu w nschen  brig.



  F r Schwerkraftheizungen scheiden derartige Systeme wegen des beträchtlichen Widerstandes im allgemeinen überhaupt aus.



   Diese den bekannten   Wärme-bezw.   



  KÏltemengen-Me¯verfahrenanhaftenden MÏngel werden bei dem den Gegenstand der Erfindung bildenden Verfahren dadurch vermieden, da¯ die WÏrme- bezw. KÏltemenge lediglich aus Temperaturmessungen bestimmt wird. Die mit wesentlichen Fehlerquellen behaftete Messung der Wassermenge kommt daher in Wegfall.



   Das erfindungsgemässe Verfahren besteht darin, da¯ ein Wärmeaustausch   zwi-    schen dem Vorlauf- und dem R cklaufstrom in einem Wärmeaustauscher mit in ihrer Grosse bekannter Austauschfläche und bekannter   Wännedurchgangszahl herbeigeführt    und die zwischen den beiden Str¯men bestehende Temperaturdifferenz und der Tem  peraturabfall oder-anstieg eines Stromes    im   Wärmeaustauseher gemessen    wird. 



   F r die in einer Heizungsanlage abgegebene WÏrmemenge gilt die Beziehung
Q = k. F. a2/b in kcal/h (1)
Da im Zustand der   Beharrung    b = c ist, so gilt auch :
Q = k. F. a2/ - (2) c wol) ei bedeutet :
Q =   Wärmeverbraueh    in kcal pro Stunde k = Wärmedurchgangszahl im Austauscher in kcal/m2 ¯C h    F = Heizfläche zwischen Vor-und Rücklaufstrom    im Austauscher in m2
EMI2.1     


<tb> t1 <SEP> = <SEP> Eintrittstemperatur <SEP> des <SEP>    Vorlaufstromes    <SEP> 
<tb> t2 <SEP> = <SEP> Austrittstemperatur <SEP> des <SEP> Vorlaufstromes
<tb> t3 <SEP> = <SEP> Eintrittstemperatur <SEP> des <SEP> R cklaufstromes <SEP> gemessen <SEP> an <SEP> dem <SEP> WÏrmeaustauscher
<tb> t4 <SEP> = <SEP> Austrittstemperatur <SEP> des <SEP> R cklaufstromes
<tb>  a = t1=t2/2-t3+t4/2= Differenz der mittleren 

  Temperaturen des Vor- und
R cklaufstromes im Austauscher in ¯C   b    = t1-t2 = Temperaturabfall des Vorlaufstromes im Auetauscher in ¯C c = t3-t4 = Temperaturanstieg   g des Rüeklaufstromes    im Austauscher.



     Die Gleichungen (l)    und (2) sind wie folgt a. bgeleitet :
Q = G. (t1-t4) ) q = WÏrmeflu¯ im Austauscher
EMI2.2     
 q   ==G.(-)(5)    t1 - t4 = t2 - t3 (6)
Da ferner gesetzt werden kann :     =1--(7)    b = c (8) folgt:
G = k. F . a/b oder = k. F . a/c (9)
Q = k.

   F. a2/b oder = k.F.a2/c (10)
Die beiden Gleichungen (9) und (10) gelten f r Wasser   strentg    genommen nur f r den Temperaturbereich von   0-100   C,    in welchem die wahre spezifische WÏrme des   Wassers gleieh I ist,    Sie weisen aber auch bei h¯heren Temperaturen eine fiir praktische Zwecke ausreichende Genauigkeit auf, da in dem fiir   Wärmemessungen    in Betracht kommenden Temperaturbereich sich die spe  zifische    Wärme des Wassers  ber 100   C nur wenig verändert ; zudem kann diesem Umstand bei der Festsetzung der   Konstan-    ten k. Rechnung getragen werden.



   Es kann vorteilhaft eein, durch den Wärmeaustauscher nicht den ganzen Vorlauf-und   Rüeklaufstrom      hindurchzuleiten,    sondern vom Vorlauf und   Rucklauf    Teilstrome, die zweckmässigerweise gleich gro¯ sind, abzuzweigen und mur zwischen diesen beiden Teilstr¯men den WÏrmeaustausch herbeizuführen. Kennt man   das Mengenver-      hältnia    des Teilstromes zum   gesamten Vor-    lauf bezw.   Rüoklaufstrom,    so lässt sich durch einfache Umrechnung aus der Messung die gesamte abgegebene Wärmemenge bestimmen.



   Die Wärmedurchgangszahl ist bekanntlich mit der   Waasergeschwind. igkeit ver-    Ïnderlich, und zwar weil die WÏrme bergangszahl vom Wasser an einer Wand sich mit zunehmender Geschwindigkeit Ïndert.



  Bei geringen Geschwindigkeiten ist diese ¯nderung praktisch ohne Bedeutung. Es ist daher   zweckmässig, die Wasserdurchlauf-    querschnitte des Wärmeaustauschers eo zu bemessen, dass bei den   auftretenden Strö-      mungsgeschwindigkeiten    die   Wärmeüber-    gangszahl annÏhernd gleich bleibt. Es besteht auch die ie M¯glichkeit, einen Teil des Vorlauf- und R cklaufstromes an dem   Wärmeaustauscher vorbeizuleiten,    wenn bei zu grosser Strömungsgeschwindigkeit die WÏrme übergangszahl sich zu stark Ïndern w rde.



   Die erfindungsgemässe Einrichtung be  notigt    also im äussersten Falle lediglich drei   Temperaturmessstellen (bezw.    vier Tempera   turmessetellen, wenn für Eontrollmessungen      auBer tl, t2 und t3 auch t4 gemessen    werden soll). Die Temperaturmessung erfolgt am    zweckmässigstenmittelszweierThermo-    elemente, durch welche die beiden Temperaturdifferenzen a und b bezw. a und c direkt gemessen werden können. Um mit kleinen WÏrmeaustauschern auszukommen, empfiehlt   es sich, mehrfaeh    in Serie geschaltete Thermoelemente zu verwenden. Die Messung kann aber auch mit   Quecksilberthermometern    oder andern Temperaturme¯gerÏten vorgenommen werden.



      Ausser den bereits erwähnten'Vorteilen    der grösseren Genauigkeit des Verfahrens hat die erfindungsgemässe Einrichtung noch eine   ereitere Reihe    von Vorteilen : Der Widerstand der Einrichtung kann so gering gemacht werden, dass er die Strömung praktisch nicht beeinflusst. Die Messungen k¯nnen in einfachster Weise   mittels Thermo-    elementen durchgef hrt werden, die eine   Fernanzeige auf grosse Entfernung    ohne weiteres erm¯glichen. Der   EinfluB    der Temperatur, der Umgebung auf die Me¯genauigkeit kann völlig ausgeschaltet werden.



   Die Bestimmung der Wärmemenge kann in der Weise durchgeführt werden, dass aus    den graphisch aufgezeichneten Temperatur-    differenzen in bekannter Weise über den gewünschten Zeitabschnitt die Mittelwerte aus den Diagrammen bestimmt werden, worauf dann die abgegebene Wärmemenge nach den   oben ange."ebenen    Formeln berechnet wird.



  Die Berechnung kann natürlich durch Dia  gramme oder Tabellen,    aus denen die WÏrme  menue    bei gegebenen Temperaturdifferenzen abgelesen werden kann, ersetzt werden.



   Es ist auch möglich, eine Anzeigevorrichtung, sowie ein   Rebistrier-oder Zähl-    werk zu verwenden, bei dem die Wärmemenge unmittelbar an. gegeben wird. Die Eonstruktion der   Anzeige-, Registrier-und    ZÏhlvorrichtungen kann mit bekannten Mit  teln, wie Kurvenführungen    oder mit   elektri-    schen Mitteln, ausgef hrt werden.



   Das Messverfahren kann ganz allgemein bei allen Flüssigkeitskreisläufen angewendet werden, und zwar sowohl bei   Eeiz-als    auch bei Kühlanlagen, sofern als   Wärme-bezw.   



     EäJteträger    eine Flüssigkeit verwendet wird.



   Ein Ausführungsbeispiel der zur Ausführung des vorliegenden Verfahrens   geeig-    neten   Einrichtungnach    der Erfindung ist in beiliegender Zeichnung dargestellt, und zwar handelt   es sikh    um eine Einrichtung, durch die die in einer Heizungsanlage abgegebene Wärmemenge ermittelt werden soll. Mit A ist der Hei¯wasserkessel bezeichnet. Durch den WÏrmeaustauscher B, dessen. AustauschflÏche mit   F    bezeichnet ist, wird der Vor  laut-und der Rücklaufstrom geführt.    Der   Vorlaufstrom    gibt durch die FlÏche F Wärme an den R cklaufstrom ab. Hinter dem Austauscher ist ein Ausdehnugsgefϯ D an dem Vorlauf angeschlossen. Die WÏrmeverbraucher sind mit E bezeichnet.   



   DerFlüssigkeitsdurchgangsquersohnittdes      Wärmeaustauschers jB    wird so bemessen, dass in diesem nur   so grosse Strömungsgeschwin-      digkeiten auftreten, dass sowohl    bei minimalem als auch maximalem Durchflu¯ der Wärmeaustausch bei praktisch konstanter    Wärmedurchgangszahl k erfolgt. Der Ge- samtquerschnitt des Wärmeaustauschers wird    zweckmässigerweise so unterteilt, dass in diesem der Vor-und R cklauf annähernd gleiche Geschwindigkeiten aufweisen, wobei es gleichgültig ist, wie die Strömungen des   Vor-und      Rücklaufes    im Austauscher zu einander gerichtet sind ; also ob beispiels   weise Gleich-, Gegen-oder Kreuzstrom    herrscht.

   Die Trennungsfläche F wird nur so gross bemessen, dass durch den Wärmeaustausch vorlauf-bezw. Tücklaufseitig ein für die Messung ausreichender   TemperaturabfaII bezw. Temperaturanstieg    folgt. Eine zweckmϯige   Anordnung derTren-      nmngsfläche F    ist beispielsweise bei einem Wärmeaustauscher vorhanden, bei welchem eine Teilstrecke der Vorlaufleitung von der Rücklaufleitung oder auch umgekehrt konzentrisch eingeschlossen wird, also die beiden über diese Teilstrecke erweiterten Leitungen eine gemeinsame Rohrachse besitzen.

   Die Oberfläche der innern Rohrleitung bildet in diesem Falle die Wärmeaustauschfläche F Um auch bei sehr geringer   Strömungs-    geschwindigkeit eine mögliehst hohe Messgenauigkeit zu erzielen, ist der WÏrmeaus  tauscher gegen äussere Wärmeverluste.    wirksam zu isolieren.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE : I. Verfahren zur Bestimmung einer in einem bezw. von einem Flüssigkeit, skreislauf, insbesondere einer Heisswasserheizung, aufge- nommenen oder abgegebenen Wärme-oder KÏltemenge, dadurch gekennzeichnet, da¯ die Wärme-bezw. Kältemenge lediglich aus Temperaturmessungen bestimmt wird, indem ein Wärmeaustausch zwischen dem Vorlaufund dem Rücklaufstrom des Kreislaufes in einem Wärmeaustauscher mit in ihrer Gr¯¯e bekannter Austauschfläche und bekannter WÏrmedurchgangszahl herbeigef hrt und die zwischen den beiden Strömen bestehende Temperaturdifferenz und der Temperaturab- fall oder-anstieg eines Stromes im Wärmeaustauscher gemessen wird.
    II. Me¯anlage zur Ausführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, gekennzeich- net durch einen an den Vorlauf-und R ck laufetrom des Kreislaufes angeschlossenen Wärmeaustauscher und durch Einrichtungen zur Messung der im Wärmeaustauscher zwi schen den beiden Str¯men bestehenden Temperaturdifferenz und des im Wärmeaustau- schereingetretenenTemperaturabfalles oder Anstieges eines Stromes.
    UNTERANSPR¯CHE : 1. Messanlage nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, da¯ der Wärmeaua- tauscher an Teilströme des Vorlauf-und des Riieklaufstromes angeschlossen ist.
    2. Messanlage nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchflu¯querschnitte des Wärmeaustauschers derart bemessen sind, dass bei den auftretenden Strömungsgeschwindigkeitem die Wärme durehgangezahl wenigstens annähernd gleich bleibt.
    3. Messanlage nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass zur Messung der Temperaturunterschiede zwischen den beiden Strömen und innerhalb eines Stromes Thermoelemente vorgesehen sind.
CH223336D 1939-04-29 1939-04-29 Verfahren zur Bestimmung einer in einem bezw. von einem Flüssigkeitskreislauf aufgenommenen oder abgegebenen Wärme- oder Kältemenge. CH223336A (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2353045A1 (fr) * 1976-05-28 1977-12-23 Danfoss As Dispositif de mesure du debit ou d'une grandeur qui en est fonction, dans des installations d'echangeurs thermiques
EP0014934A1 (de) * 1979-02-17 1980-09-03 Battelle-Institut e.V. Vorrichtung zur Messung des Massenflusses und des Wärmeflusses sowie Verfahren zur Bestimmung des Massenflusses

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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FR2353045A1 (fr) * 1976-05-28 1977-12-23 Danfoss As Dispositif de mesure du debit ou d'une grandeur qui en est fonction, dans des installations d'echangeurs thermiques
EP0014934A1 (de) * 1979-02-17 1980-09-03 Battelle-Institut e.V. Vorrichtung zur Messung des Massenflusses und des Wärmeflusses sowie Verfahren zur Bestimmung des Massenflusses

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