DE1033443B

DE1033443B - Method and device for determining the dew point of combustion gases

Info

Publication number: DE1033443B
Application number: DEK29280A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Bruno Vossler
Original assignee: Kraftanlagen AG
Current assignee: Kraftanlagen AG
Priority date: 1956-07-05
Filing date: 1956-07-05
Publication date: 1958-07-03

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung des Taupunktes von Verbrennungsgasen Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Messung von Rechenwerten für die Ermittlung des Taupunktes von Verbrennungsgasen, und zwar ist dieses Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß das Gas mit einer Temperatur oberhalb der Taupunktstemperatur in einen Behälter geleitet und zur adiabatischen Expansion bis zum Einsetzen von Nebelbildung gebracht wird unter Messung des Anfangsdrucks, der Anfangstemperatur und des Enddrucks. Die Taupunktstemperatur läßt sich dann aus diesen Größen mit Hilfe der Adiabatengleichung errechnen. Gemäß weiterer Erfindung wird zur Messung nach diesem Verfahren ein Kolben benutzt, der in einer Rauchgasleitung hinter einem Hahn und vor einer Saugpumpe eingeschaltet ist und mit einem Manometer sowie an seinem Einlaß und seinem Auslaß je mit einem Thermometer ausgestattet ist. Method and device for determining the dew point of combustion gases The invention relates to a method for measuring calculated values for Determination of the dew point of combustion gases, and that is this procedure characterized in that the gas has a temperature above the dew point temperature passed into a container and allowed to expand adiabatically until the onset of Fog formation is brought about by measuring the initial pressure, the initial temperature and the final pressure. The dew point temperature can then be derived from these parameters Calculate using the adiabatic equation. According to a further invention, for measurement According to this method, a piston is used, which is in a flue gas pipe behind a Tap and in front of a suction pump is turned on and with a pressure gauge as well its inlet and its outlet are each equipped with a thermometer.

Die bisher bekannten und gebräuchlichen Taupunktmeßgeräte beruhen meist auf folgendem Grundgedanken: Auf einer polierten, aus elektrisch isolierendem Material bestehenden Fläche sind in geringem Abstand voneinander zwei blanke Metallkontakte angeordnet, die die Fläche berühren. An dieser Meßvorrichtung wird das zu überprüfende Rauchgas vorbeigeführt und möglichst langsam stetig abgekühlt, wobei die gleichfalls sinkende Temperatur der polierten Fläche laufend überwacht wird. Sobald der Taupunkt nach unten überschritten wird, schlägt sich an der polierten Fläche ein Kondensatfilm nieder, der die beiden getrennten elektrischen Kontakte nunmehr leitend miteinander verbindet und dadurch einen Stromkreis schließt. Zur Sichtbarmachung dieses Stromkreisschlusses sind dann in der Regel noch Verstärkerrelais und sonstige elektrische Hilfsvorrichtungen erforderlich. The previously known and customary dew point measuring devices are based mostly based on the following basic idea: On a polished, electrically insulating Material existing surface are two bare metal contacts a short distance from each other arranged that touch the surface. The to be checked is on this measuring device Flue gas passed by and cooled down as slowly as possible, with the same decreasing temperature of the polished surface is continuously monitored. As soon as the dew point is exceeded downwards, a film of condensate forms on the polished surface down, the two separate electrical contacts are now conductive with each other connects and thereby closes a circuit. To make this circuit connection visible are then usually amplifier relays and other electrical auxiliary devices necessary.

Diese bekannten Meßvorrichtungen befriedigen nicht. Nachteilig sind.der komplizierte Aufbau und dementsprechend ihr hoher Preis. Auch genügt die Genauigkeit der Anzeige nicht, denn ein Schließen des Stromkreises findet oft mit erheblicher zeitlicher Verzögerung statt, nachdem also die Temperatur bereits weit unter den Taupunkt abgesunken ist. Diese zeitliche Verzögerung kann dadurch verursacht werden, daß das zunächst niedergeschlagene Kondensat noch völlig säurefrei, also nichtleitend ist. Trotz Unterschreitung der Taupunktstemperatur und trotz Niederschlag eines Kondensatfilms bleibt in diesem Falle der Stromkreis unterbrochen, zeigt also das Unterschreiten der Taupunktstemperatur nicht an. These known measuring devices are unsatisfactory. The disadvantages are complicated structure and, accordingly, its high price. The accuracy is also sufficient the display does not, because a closing of the circuit often takes place with considerable time delay instead, after that the temperature is already well below the Dew point has dropped. This time delay can be caused by that the condensate that was initially deposited is still completely acid-free, i.e. non-conductive is. Despite falling below the dew point temperature and despite precipitation one In this case, the condensate film remains interrupted, so it shows The temperature does not fall below the dew point.

Eine weitere Quelle großer Ungenauigkeiten besteht in dem Staubgehalt der Rauchgase, der die elektrische Leitfähigkeit zwischen den beiden Kontakten störend beeinflußt, so daß also diese Leitfähigkeit nicht eindeutig von dem Vorhandensein eines Kondensatfilms bestimmter Beschaffenheit, damit also auch nicht zwingend vom Unterschreiten der Taugrenze abhängig ist. Another source of great inaccuracies is dust content the smoke gases, which interfere with the electrical conductivity between the two contacts influences, so that this conductivity not clearly of the presence a condensate film of a certain nature, so not necessarily from Falling below the dew limit is dependent.

Die vorstehend erläuterten Nachteile der bekannten Taupunktmeßgeräte werden bei Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung vermieden. Das nach diesem neuen Verfahren arbeitende Meßgerät zeichnet sich durch seine große Einfachheit und Anschaulichkeit aus. Während der Staubgehalt der Rauchgase bei den bekannten Meßgeräten störend wirkt und die Genauigkeit mindert, ist er bei Anwendung des Erfindungsgedankens sogar nützlich, da er die gewünschten Kondensationskerne liefert, somit also bewirkt, daß beim Durchgang durch die Taupunktstemperatur die Nebelbildung sehr schnell und ohne zeitliche Verzögerung eintritt, so daß bei einem gewissen Staubgehalt das Erreichen des Taupunktes sehr viel schneller erkennbar wird, als es bei staubfreien Gasen der Fall wäre. The disadvantages of the known dew point measuring devices explained above are avoided when using the method according to the invention. That after this New method working measuring device is characterized by its great simplicity and clarity. While the dust content of the flue gases with the known Measuring devices has a disruptive effect and reduces the accuracy, it is when applying the inventive concept even useful, since it provides the desired condensation nuclei, thus causing that when passing through the dew point temperature the fog formation very quickly and occurs without a time delay, so that reaching a certain dust content the dew point can be seen much faster than with dust-free gases would be the case.

Zur Veranschaulichung des Erfindungsgedankens ist in der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel einer nach dem Verfahren gemäß der Erfindung arbeitenden Vorrichtung dargestellt. Diese Meßvorrichtung enthält einen Kolben K, der vorzugsweise aus Glas oder einem anderen durchsichtigen Material besteht, damit man die Nebelbildung im Inneren des Kolbens unmittelbar beobachten kann. Dieser Kolben K befindet sich im Zuge einer Prüfleitung L, und zwar hinter einem Absperrhahn H und vor einer Saugpumpe E, beispielsweise einem Ejektor. Der Druck im Innern des Kel bens K wird mittels eines .Manometers M gemessen. To illustrate the concept of the invention is in the drawing an embodiment of a working according to the method according to the invention Device shown. This measuring device contains a piston K, which is preferably made of glass or some other clear material to prevent fogging can observe directly inside the piston. This piston K is located in the course of a test line L, namely behind a shut-off valve H and in front of a suction pump E, for example an ejector. The pressure inside the Kel bens K is measured by means of a manometer M.

Dieses ist hier als Quecksilber-U-Rohr-Manometer ausgebildet, dessen Höhendifferenz h schnell und deutlicht ablesbar ist. Weiterhin ist am Einlaß kurz vor dem Kolben K ein Thermometer A und am Auslaß -kurz hinter dem Kolben' ein Thermometer B angeordnet.This is designed here as a mercury U-tube manometer, its Height difference h can be read quickly and clearly. Furthermore, the inlet is short A thermometer A in front of the flask K and a thermometer at the outlet - just behind the flask ' B arranged.

Das Messen geht in der Weise vor sich, daß bei offenem Hahn H der Ejektor E aus dem zu untersuchenden Rauchgasstrom einen Prüfstrom durch die Leitung L und durch den Kolben K hindurchsaugt. The measurement is done in such a way that when the tap H is open Ejector E creates a test current through the line from the flue gas flow to be examined L and through the piston K sucks.

Die Temperatur dieses Prüfstroms wird am Thermometern abgelesen und mittels des Thermometers B kontrolliert. Der stationäre Zustand ist erreicht, wenn die Thermometer =4 und B gleiche Werte anzeigen.The temperature of this test current is read on the thermometer and controlled by means of thermometer B. The steady state is reached when the thermometers = 4 and B show the same values.

In diesem Zustand findet vom Kolbeninhalt kein Wärmeaustausch mehr statt. Damit ist die Bedingung dq = O für den adiabatischen Zustand erfüllt. Diese Bedingung bleibt auch dann, wenn nach Erreichen des stationären Zustandes der Hahn H geschlossen wird, noch für eine kurze Zeit von einigen Sekunden bestehen. Die Expansion, die bei geschlossenem Hahn H unter der Wirkung des Ejektors bis herab zum tiefsten Ansaugdruck des Ejektors stattfindet, folgt somit der Gleichung für adiabatische Zustandsänderungen. Wird bei dieser Expansion die Taugrenze erreicht und unterschritten, so. zeigen sich innerhalb des Glaskolbens Nebelschleier, die dieses unmittelbar anzeigen.In this state there is no longer any heat exchange from the flask contents instead of. The condition dq = O for the adiabatic state is thus fulfilled. These The condition remains even if the tap has been reached after the steady state has been reached H is closed, still exist for a short time of a few seconds. the Expansion that comes down under the action of the ejector when the tap H is closed takes place at the lowest suction pressure of the ejector, it follows the equation for adiabatic state changes. If the dew limit is reached during this expansion and undercut, so. veils of mist appear within the glass bulb, the display this immediately.

Um die Einstellung verschiedener Beharrungszustände zu ermöglichen, können der Glaskolben und die Meßinstrumente in einem Glaskasten untergebracht und gegebenenfalls durch eine zusätzliche Wärmeqnefle, beispielsweise Glühbirnen, beheizt werden. In order to enable the setting of different states of inertia, the flask and the measuring instruments can be housed in a glass case and optionally heated by an additional heat source, for example light bulbs will.

Auch kann man einen Teil des zu überprüfenden Rauchgasstromes durch diesen Glaskasten hindurchleiten, so daß der Kolben innerhalb eines ihn auch von außen umhüllenden Stromes dieser Rauchgase angeordnet ist. Hierbei stimmt die Außentemperatur mit der Innentemperatur des stationären Ausgangszustandes überein, was einenMFårmedurchgang ausschließt, so daß die .Adiabatenbediagung hierdurch auf praktisch weitaus zureichende Weise eingehalten ist.Part of the flue gas flow to be checked can also be passed through Pass this glass case through, so that the piston within one of him also of is arranged outside enveloping stream of these flue gases. The outside temperature is right here coincides with the internal temperature of the initial steady state, which is an MFårm passage excludes, so that the .Adiabatenbediagung thereby to practically far sufficient Manner is complied with.

Dieser Gedanke kann etwa -in der Weise verwirklicht werden, daß man den Glaskolben mit doppelter Wand versieht und den Rauchgashilfsstrom durch den auf diese Weise geschaffenen hohlen Kolbenmantel leitet.This thought can be realized in the way that one provides the glass bulb with a double wall and the flue gas auxiliary flow through the hollow piston skirt created in this way conducts.

Im übrigen kann man zwecks Einstellung verschiedener Beharrungszustände die Zuströmtemperatur der Verbrennungsgase auch dadurch regulieren, daß man die Wärmeisolation der Leitung L im ankommenden Teil variiert. In addition, you can set various states of inertia regulate the inflow temperature of the combustion gases by the fact that the Thermal insulation of the line L varies in the incoming part.

Bezeichnet man den stationären Anfangszustand mit der Kennziffer 1 und den Zustand, in dem nach erfolgter Expansion die Nebelbildung einsetzt, mit der Kennziffer 2, so gilt ganz allgemein die Gleichung für die polytropische Zustandsãnderung Da nun nach den vorstehenden Ausführungen die Versuchsbedingungen zweckmäßigerweise so gewählt werden, daß mit einer für die praktische Untersuchung ausreichenden Genauigkeit die Voraussetzungen für eine adiabatische Zustandsänderung gegeben sind, kann man in die vorstehende allgemeine Polytropen--gleichung an Stelle des Polytropenexponenten »1z« den -für das zu untersuchende Gas bekannten Adiabaten- exponenten »k« einsetzen. Für diesen Sonderfall, daß die Expansion bis zum Einsetzen der Nebelbildung adiabatisch erfolgt, gilt dann somit die Adiabatettgleichung. If one denotes the stationary initial state with the code number 1 and the state in which fog formation begins after expansion has taken place, with the code number 2, then the equation for the polytropic change of state applies in general Since, according to the above, the test conditions are expediently chosen in such a way that the prerequisites for an adiabatic change of state are given with an accuracy sufficient for the practical investigation, one can use the above general polytropic equation instead of the polytropic exponent "1z" - insert the known adiabatic exponent »k« for the gas to be examined. For this special case that the expansion takes place adiabatically up to the onset of fog formation, the adiabatet equation then applies.

Hiernach kann man die gesuchte Taupunktstemperatur T2 aus den gemessenen Größen leicht errechnen. You can then find the dew point temperature T2 you are looking for from the measured Calculate sizes easily.

Eine unmittelbare Messung dieser Temperatur ist nämlich praktisch nicht möglich, weil alle für solche Zwecke sonst in Frage kommenden Temperaturmeßgeräte zu- träge arbeiten und weil durch Wärmeaustausch zwischen dem Meßgerät und dem zu messenden Medium die Adiabatenbedingungen gestört werder, so daß sich Fehlmessungen ergeben würden. Bei Anendung des Verfahrens nach der Erfindung jedoch sind im stationären Ausgangszustand die Temperatur T1 und der Druck pj leicht zu messen, während das Manometer M nach erfolgter Expansion den Druck p, ebenfalls ohne Schwierigkeiten und ohne zeitliche Verzögerung ausreichend genau ablesen läßt.A direct measurement of this temperature is practical not possible because all other temperature measuring devices that could be used for such purposes work too sluggishly and because of heat exchange between the measuring device and the to measuring medium the adiabatic conditions are disturbed, so that incorrect measurements would result. When applying the method according to the invention, however, are in the stationary Initial state to easily measure the temperature T1 and the pressure pj while that Manometer M shows the pressure p after expansion, again without difficulty and can be read with sufficient accuracy without delay.

Zur Veranschaulichung der Erfindung seien die Zahlen einer praktisch durchgeführten Taupunktsbestimmung angegeben: Bei einem Barometerstand von 749,5mm Hg wurden im stationären Zustand gemessen: T1=273 +900C=3630K p1 = 749,5-23,2 = 726,3 mm Hg Nach Schließen des Hahnes H setzte die erste Nebelbildung nach Expansion auf einen Druck p" ein: p2 = 749,5-130,4=619,1 mm HgF Da für 2atomige Gase kam=1,4 ist, ergibt sich folgende Berechnung:- Der Taupunkt liegt also bei t2 = 347-273 = 740 C.To illustrate the invention, the numbers of a dew point determination carried out in practice are given: At a barometer reading of 749.5 mm Hg, measurements were made in the steady state: T1 = 273 + 900C = 3630K p1 = 749.5-23.2 = 726.3 mm Hg after Closing the cock H started the first fog formation after expansion to a pressure p ": p2 = 749.5-130.4 = 619.1 mm HgF Since for 2-atomic gases came = 1.4, the following calculation results: - The dew point is therefore t2 = 347-273 = 740 C.

Aus vorstehendem Beispiel ist zu ersehen, daß für die Taupunktsbestimmung nur ein einfacher Versuch erforderlich ist, der schnell und genau durchgeführt werden kann, worauf der gesuchte Wert sich ebenfalls durch eine einfache Rechnung schnell und genau ermitteln läßt. From the above example it can be seen that for the dew point determination only a simple experiment is required that can be carried out quickly and accurately can, whereupon the value you are looking for can also be found quickly with a simple calculation and can be determined precisely.

Claims

PATENT CLAIMS.

1. Procedure for the measurement of calculated values for the determination of the Dew point of combustion gases, characterized in that the gas with a Temperature above the dew point in a container and sent to the adiabatic Expansion is brought to the onset of fog formation, with measurement of the initial pressure, the initial temperature and the final pressure.

2. Device for measuring calculated values for determining the Dew point of burn; tion gases according to the method according to claim 1, characterized by a piston (O, which is in a flue gas pipe behind a tap (H) and in front a suction pump (E) switched on and with a pressure gauge (M) and equipped with a thermometer (A and B) at its inlet and outlet is.

3. Measuring device according to claim 2, characterized in that the Piston within a stream to be examined, which also envelops it from the outside Flue gases is arranged.

4. Procedure for the measurement of calculated values for the determination of the Dew point of combustion gases by means of the device according to claim 2 or 3, characterized in that when the tap (H) is open by means of the feed pump (E) Flue gas flow is passed through the piston until by agreement the Temperature at the inlet and the outlet established the steady state whereupon after measuring the temperature and pressure in this steady state the cock closed and then under the action of the feed pump occurring pressure reduction that pressure is determined at which the fog formation begins.

5. Measuring device for performing the method according to claim 4, characterized characterized in that the volumetric flask (K) in a known manner made of glass or a Another clear material is made that the occurrence of fog formation immediately lets watch.