DD284282A5 - METHOD AND DEVICE FOR MEASURING EVAPORATION - Google Patents
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- DD284282A5 DD284282A5 DD30178687A DD30178687A DD284282A5 DD 284282 A5 DD284282 A5 DD 284282A5 DD 30178687 A DD30178687 A DD 30178687A DD 30178687 A DD30178687 A DD 30178687A DD 284282 A5 DD284282 A5 DD 284282A5
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Abstract
Die Erfindung beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung der Verdunstungs-Massestromdichte an der Oberflaeche kondensierter Phasen, die frei oder kapillar gebunden vorliegen. Grundlage fuer eine solche Messung bildet die Anreicherung eines Traegergases mit dem Dampf der verdunstenden Phase, wobei die Zielgroesze ueber die Kontinuitaetsgleichung der Kontinuumsmechanik mit der Zustandsaenderung des Traegermediums verbunden ist. Fig. 3{Verdunstungs-Massestromdichte; Verdunstungsmessung; Transpirationsmessung; Evapo-Transpirationsmessung; Sublimationsmessung; kondensierte Phase; Kapillarfluessigkeit}The invention describes a method and a device for measuring the evaporation mass flow density on the surface of condensed phases, which are free or capillary bound. The basis for such a measurement is the enrichment of a tracer gas with the vapor of the evaporating phase, whereby the target mass is connected via the continuity equation of the continuum mechanics with the state change of the carrier medium. Fig. 3 {evaporation mass flow density; Evaporation measurement; transpiration; Evapo-transpiration; Sublimationsmessung; condensed phase; capillary liquid}
Description
Hierzu drei Seiten ZeichnungenFor this three pages drawings
Die Erfindung betrifft diejenigen Aufgaben der Meßtechnik, welche die Messung der Verdunstung kondensierter Phasen bei Evaporations-, Evapo-Transpirations-, Transpirations- und Sublimationserscheinungen zum Gegenstand haben. Insbesondere erschließt die Erfindung Anwendungsgebiete in der Physik, Chemie, Biologie, Medizin, Meteorologie, im Bauwesen und in der Verfahrenskontrolle der Holz-, Papier-, Textil- und Lebensmittelindustrie.The invention relates to those tasks of the measuring technique, which have the measurement of the evaporation of condensed phases in Evaporations-, evapotranspiration, transpiration and sublimation phenomena the subject. In particular, the invention opens up application areas in physics, chemistry, biology, medicine, meteorology, in construction and in the process control of the wood, paper, textile and food industries.
Bei den bisher bekannten Lösungen werden zur Bestimmung der Verdunstung entweder Eigenschaften der verdunstenden Phase oder, mit dem Verdunstungsprozeß gekoppelte, physikalische Größen untersucht.In the solutions known hitherto, either evaporative phase properties or physical variables coupled with the evaporation process are investigated to determine the evaporation.
Damit sind die bisherigen technischen Verfahren an bestimmte Modellvorstellungen über die Beschaffenheit der verdunstenden Phase, wie etwa Aggregatzustand, chemische Zusammensetzung oder physikalischer und chemischer Bindungszustand, und des ablaufenden Verdunstungsmechanismus zur Quantifizierung der Transportgrößen gebunden.Thus, the prior art techniques are tied to certain model ideas about the nature of the evaporating phase, such as state of matter, chemical composition or physical and chemical state of binding, and the evolving evaporation mechanism for quantifying transport sizes.
Ziel der Erfindung ist die in-situ-Messung der Verdunstungs-Massestromdichte über kondensierten freien oder gebundenen Phasen.The aim of the invention is the in-situ measurement of the evaporation mass flow density over condensed free or bound phases.
Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention
Aufgabe der Erfindung ist es, unabhängig von der P'.schaffenheit der verdunstenden Phase und außerhalb derselben durch Messung einer direkt den Verdunstungsmechanismus kennzeichnenden physikalischen Größe, den Verdunstungsprozeß quantitativ zu erfassen.The object of the invention is, regardless of the P'.zeugung the evaporating phase and outside of the same by measuring a directly identifying the evaporation mechanism physical size to capture the evaporation process quantitatively.
Treten an der Oberfläche kondensierter Phasen Verdunstungserscheinungen auf, so resultiert daraus ein Dampfstrom in die Umgebung des Meßobjektes.If evaporation phenomena occur on the surface of condensed phases, this results in a vapor flow into the environment of the test object.
Erfindungsgemäß wird eine gasförmige Trägerphase verwendet, welche die Oberfläche der verdunstenden Phase überströmt, diesen Dampfstrom aufnimmt und dabei definiert ihren thermodynamischen Zustand ändert.According to the invention, a gaseous carrier phase is used which overflows the surface of the evaporating phase, absorbs this vapor stream and thereby changes its thermodynamic state in a defined manner.
Durch verfolgen der Zustandsänderung des Trägermediums unter gleichzeitiger Berücksichtigung der Kontinuitätsgleichung der Kontinuumsmechanik für die Verdunstungs-Massestromdichten läßt sich eine Vorschrift für die Bestimmung der Verdunstung ableiten:By following the change in the state of the carrier medium while taking into account the continuity equation of the continuum mechanics for the evaporation mass flow densities, a regulation for the determination of the evaporation can be derived:
a) - nachdem integrierenden Verfahrena) - after integrating procedures
In das definiert konstante Volumen Vm des Trägergases ist über die Vei unstungsfläche Av die Verdunstungs-Massestromdichte jy gerichtet (Bild 1)In the defined constant volume V m of the carrier gas is on the Vei discontinuity A v the evaporation mass flow density jy directed (Figure 1)
Es gilt die Kontinuitätsgleichung in der Form: The continuity equation in the form applies:
AoAo AvAv
-JjTpM-JjTpM
Werden zu den Zeiten t' und t' + At die Zustandsvariablen T und φ des Trägermediums gemessen, so ergibt sich daraus unter Berücksichtigung vonIf the state variables T and φ of the carrier medium are measured at the times t 'and t' + At, this results from consideration of
bzw. durch Verwendung der Zustandsgieichung idealer Gase und mit t' = 0, At = tm or by using the state equation of ideal gases and with t '= 0, At = t m
Durch eine, dementsprechende Meßanordnung läßt sich also aus der Temperatur T und der relativen Dampfsättigung φ des Trägermediums zu den Zeiten t = 0 und t = tm unter Verwendung der spezifizierten Kontinuitätsgleichung der Kontinuumsmechanik die Verdunstungs-Massestromdichte bestimmen, b) - nach dem differentiellen VerfahrenBy means of a corresponding measuring arrangement, it is therefore possible to determine the evaporation mass flow density from the temperature T and the relative vapor saturation φ of the carrier medium at times t = 0 and t = t m using the specified continuity equation of continuum mechanics. B) - by the differential method
In der Meßzeit tm überströmt ein definiertes Volumen des Trägermediums Vn, = v< Ir) Ak (r) tm die Verdunstungsfläche Av und nimmt dabei den Dampfstrom jv auf (Bild 2).In the measuring time t m, a defined volume of the carrier medium V n , = v <Ir) Ak (r) tm flows over the evaporation surface A v and thereby absorbs the vapor flow j v (Figure 2).
Die Kontinuitätsgleichung (1) nimmt für diesen Fall unter der Bedingung pd = pd (r) die FormThe continuity equation (1) takes the form for this case under the condition pd = pd (r)
Aeae AvAv A*A *
β'j*β'j *
dT - 0dT - 0 WW
Daraus folgt mit j = j(t) und j,,, = v< p„,, sowie der Zustandsgieichung idealer GaseIt follows that with j = j (t) and j ,,, = v <p ",, and the equation of ideal gases
1'-^P-0T -*- *^11 '- ^ P- 0 T - * - * ^ 1
Te bzw. mit Ac = A, = Ak Te or with Ac = A, = Ak
Vl·- Γ Λ. ir I to ίο - /*T- ) <fi- 1Vl · - Γ Λ. ir I to ίο - / * T-) <fi- 1
Aus der Messung der Zustandsvariablen des Trägermediums (Temperatur T und relative Dampfsättigung φ) vor und nach der Verdunstungsfläche in Richtung der konvektiven Trägerströmung ist die Verdunstungs-Massestromdichte bestimmt.From the measurement of the state variables of the carrier medium (temperature T and relative vapor saturation φ) before and after the evaporation surface in the direction of the convective carrier flow, the evaporation mass flow density is determined.
Die Vorrichtung zur Messung der Verdunstungs-Massestromdichte nutzt die oben beschriebenen Meßverfahren (einzel oder kombiniert). Sie besteht aus folgenden Funktionseinheiten:The evaporative mass flow density measurement apparatus uses the measuring methods described above (singly or in combination). It consists of the following functional units:
- Vorbereitungseinheit- Preparation unit
- Meßeinheit- Measuring unit
- Auswerteeinheit.- Evaluation unit.
Die Vorbereitungseinheit enthält das Trägergasreservoir mit den notwendigen Baugruppen zur Dosierung und Temperierung der Trägerphase.The preparation unit contains the carrier gas reservoir with the necessary components for metering and temperature control of the carrier phase.
Die Meßeinheit besteht aus der Eingangs- und der Ausgangsmischkammer, sowie dem Strömungskanal mit der Meßfläche. Die Auswerteeinheit beinhaltet alle notwendigen elektronischen Steuer- und Meßbaugruppen einschließlich eines Meßcomputers.The measuring unit consists of the input and the output mixing chamber, as well as the flow channel with the measuring surface. The evaluation unit contains all necessary electronic control and measuring assemblies including a measuring computer.
In der Vorbereitungseinheit erfolgt die Bereitstellung eines bestimmten Volumens des Trägermediums mit definierten thermodynamischen Eigenschaften. Dabei kann das Trägergas als Vorrat in der Meßvorrichtung ständig mitgeführt werden oder aber auch in besonderen A lwendun^sfällen aus der Umgebung stammen. Beim Auslösen der Messung strömt das Meßvolumen aus der Vorbereitungseinheit in die Meßeinheit, wo der Kontakt zwischen Trägergas und Verdunstungsdampfstrom hergestellt wird.In the preparation unit, the provision of a certain volume of the carrier medium with defined thermodynamic properties takes place. In this case, the carrier gas can be carried as a supply in the measuring device constantly or else originate in special A lwendun ^ falls from the environment. When the measurement is initiated, the measuring volume flows from the preparation unit into the measuring unit, where the contact between the carrier gas and the evaporation steam flow is established.
Die Zustandsänderung des Trägermediums wird dabei unter Anwendung des integrierenden Verfahrens zu den Zeiten t und t + tm in der Eingangsmischkammer gemessen, wobei das konstante Trägergasvolumen in der Zeit tm im Strömungskanal zirkuliert.The state change of the carrier medium is measured using the integrating method at the times t and t + t m in the input mixing chamber, wherein the constant carrier gas volume in the time t m circulates in the flow channel.
Durch Veränderung des Strömungsweges kann nach den differentiellen Verfahren gemessen werden. Dazu wird nach dem Aufbereiten des Meßvolumens in der Vorberei 'ngseinheit und dem Auslösen der Messung das Trägermedium einmalig durch die Meßeinheit über die Ver'Junstungsfläche und dann in die Umgebung geführt. Nach Stabilisierung des Strömungszustandes wird in der Eingangs- und Ausgangsmischkammer der Trägergaszustand gemessen. Die Auswerteeinheit übernimmt die Steuerung des Meßregimes und nach Auslösen der Messung alle anfallenden Meßdaten. Entsprechend Gleichung (3) bzw. (6) wird anschließend vom Meßcomputer der für die Meßbedingungen gefundene Wert der Verdunstungs-Massestromdichte ermittelt.By changing the flow path can be measured by the differential method. For this purpose, after the preparation of the measuring volume in the preparation unit and the initiation of the measurement, the carrier medium is guided once through the measuring unit over the evaporation surface and then into the environment. After stabilization of the flow state, the carrier gas state is measured in the input and output mixing chamber. The evaluation unit takes over the control of the measurement regime and after triggering the measurement all accumulated measurement data. According to equation (3) or (6) is then determined by the measuring computer found for the measurement conditions value of the evaporation mass flow density.
Bild 1 bzw. Bild 2 veranschaulichen das Meßprinzip zur Bestimmung der Verdunstungs-Massestromdichte nach dem integrierenden bzw. differentiellen Verfahren.Figure 1 and Figure 2 illustrate the measuring principle for determining the evaporation mass flow density according to the integrating or differential method.
Bild 3 stellt eine Vorrichtung dar, bei der durch Umlenkung der Strömungswege sowohl nach der integrierenden, als auch nach der differentiellen Variante gemessen werden kann. Die Vorbereitungseinheit VE enthält das Trägergasreservoir mit dem Ladeventil V1 und dem Dosierventil V2. Des weiteren ist zur Temperierung des Trägermediums eine Heizung H vorgesehen. In der Meßeinheit ME sind die Mischkammern MK1 und MK 2 mit den Temperatur- und Dampfsensoren zur Messung des Trägergaszustandes, der Strömungskanal SK mit der Kontaktfläche Ay und der über die Ventile V3 und V5 realisierten Rückführung untergebracht. Des weiteren befinden sich am Eingang von MK 2 ein zweites Dosierventil V4 und am Ausgang der Meßeinheit das Ausströmventil V6. Die Auswerteeinheit AE besteht aus den Baugruppen zur Ventilsteuerung, Trägergastemperierung, sowie aus den Temperatur- und Dampfkonzentrationsmeßschaltungen und dem Meßcomputer. Beim Starten des Meßvorganges wird das zuvor über V1 geladene oder in VE ständig sich befindende Trägergasvolumen nach entsprechender Temperierung über das steuerbare Dosierventil V2 in die Mischkammer MK 1 geleitet. Bei integrierender Messung wird hier der Anfangs-, bei differentieller Messung der Eingangszustand festgestellt. Anschließend passiert das Trägergas den Strömungskanal SK, reichert sich über Ay mit dem Dampfstrom der verdunstenden Phase an, gelangt über V4 in die Mischkammer MK 2 und danach beim integrierenden Verfahren über V5 in die Rückführung (V6 geschlossen) bzw. beim differentiation Verfahren über V6 in die Umgebung (V5 geschlossen). Der rückgeführte Trägergasstrom wird beim integrierenden Meßverfahren über das nur bei dieser Variante geöffnete Ventil V3 wieder in die Mischkammer MK 1 eingespeist. V2 wird jetzt geschlossen, und über A, bildet sich während der Meßzeit eine Zirkulation aus. Nach Ablauf der Meßzeit wird von den Sensoren in MK 1 der Endzustand bestimmt. Die Sensoren in MK 2 sind in der gesamten Zeit deaktiviert. Beim differentiellen Verfahren wird vor dem Ausströmen des Trägergases in die Umgebung von den Sensoren in MK 2 der Ausgangszustand festgestellt. Alle Meßdaten werden zur weiteren Verarbeitung an die Auswerteeinheit AE übergeben.Figure 3 shows a device in which can be measured by deflecting the flow paths both after the integrating, as well as the differential variant. The preparation unit VE contains the carrier gas reservoir with the charging valve V1 and the metering valve V2. Furthermore, a heater H is provided for controlling the temperature of the support medium. In the measuring unit ME, the mixing chambers MK1 and MK 2 are accommodated with the temperature and steam sensors for measuring the carrier gas state, the flow channel SK with the contact surface Ay and the feedback realized via the valves V3 and V5. Furthermore, located at the entrance of MK 2, a second metering valve V4 and at the output of the measuring unit, the discharge valve V6. The evaluation unit AE consists of the modules for valve control, Trägergastemperierung, as well as from the temperature and Dampfkonzentrationsmeßschaltungen and the measuring computer. When starting the measuring process, the previously loaded via V1 or in VE constantly located carrier gas volume is passed after appropriate temperature control via the controllable metering valve V2 in the mixing chamber MK 1. In the case of integrating measurement, the initial state is determined here, and the input state is determined in the case of differential measurement. The carrier gas then passes through the flow channel SK, accumulates via Ay with the vapor stream of the evaporating phase, passes via V4 into the mixing chamber MK 2 and then through the integrating process via V5 into the recirculation (V6 closed) or during the differentiation process via V6 in the environment (V5 closed). The recirculated carrier gas flow is fed back into the mixing chamber MK 1 in the integrating measuring method via the valve V3 which is only opened in this variant. V2 is now closed, and via A, a circulation forms during the measuring time. After the measuring time has elapsed, the final state is determined by the sensors in MK 1. The sensors in MK 2 are deactivated in the whole time. In the differential method, the initial state is detected before the outflow of the carrier gas into the environment from the sensors in MK 2. All measured data are transferred to the evaluation unit AE for further processing.
Bild 4 zeigt eine Meßvorrichtung für den operativen Einsatz im 3auwesen. Der Verdunstungsmesser dient zur Bestimmung der Verdunstungs-Massestromdichte des in porösen Baustoffen gebundenen Kapillarwassers und ist für die Messung am Realbauwerk vorgesehen. Als Trägermedium wird Umgebungsluft verwendet. Die Vorrichtung arbeitet nach dem differentiellen Verfahren. Das Meßgerät wird mit der Meßfläche Ay auf die Oberfläche des Baustoffes aufgesetzt. Naun dem Einschalten erfolgt die Auswahl der Betriebsarten:Figure 4 shows a measuring device for operational use in the 3auwesen. The evaporation meter serves to determine the evaporation mass flow density of capillary water bound in porous building materials and is intended for measurement on a real structure. The carrier medium ambient air is used. The device operates on the differential method. The measuring device is placed with the measuring surface Ay on the surface of the building material. After switching on, the operating modes are selected:
- Automatik/konstant- Automatic / constant
- Automatik/variabel- Automatic / variable
- manuell.- manually.
scharfe Kante turbulent in die Mischkammer MK 1 geführt. Hier messen ein Gasfeuchte- und ein Temperatursensor diesharp edge turbulent in the mixing chamber MK 1 out. Here, a gas humidity and a temperature sensor measure the
veränderlichen Bedingungen (Betriebsart variabel). Das Meßergebnis wird sofort oder nach einer statistischen Aufbereitung dervariable conditions (variable mode). The measurement result is immediately or after a statistical preparation of the
der Konvektionsgeschwindigkeit, anschließend durch Erhöhung der Lufttemperatur). Der Meßcomputer gestattet dabei diethe convection rate, then by increasing the air temperature). The measuring computer allows the
vom Bediener gewählt.chosen by the operator.
auf der Geräteoberseite bedient.operated on the top of the device.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DD30178687A DD284282A5 (en) | 1987-04-14 | 1987-04-14 | METHOD AND DEVICE FOR MEASURING EVAPORATION |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DD30178687A DD284282A5 (en) | 1987-04-14 | 1987-04-14 | METHOD AND DEVICE FOR MEASURING EVAPORATION |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DD284282A5 true DD284282A5 (en) | 1990-11-07 |
Family
ID=5588251
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DD30178687A DD284282A5 (en) | 1987-04-14 | 1987-04-14 | METHOD AND DEVICE FOR MEASURING EVAPORATION |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DD (1) | DD284282A5 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4442240A1 (en) * | 1994-11-28 | 1996-05-30 | Fogra Forschungsgesellschaft D | Fast determn. of residual solvent in gravure print |
-
1987
- 1987-04-14 DD DD30178687A patent/DD284282A5/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4442240A1 (en) * | 1994-11-28 | 1996-05-30 | Fogra Forschungsgesellschaft D | Fast determn. of residual solvent in gravure print |
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