DE1473321B2

DE1473321B2 - Verfahren und Schaltungsanordnung zur Ermittlung der durch Verdunstung von Wasser an Luft erzielbaren Kühlgrenztemperatur

Info

Publication number: DE1473321B2
Application number: DE19641473321
Authority: DE
Inventors: Winfried Dipl.-Ing. 75OO Karlsruhe Lück
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1964-09-22
Filing date: 1964-09-22
Publication date: 1970-09-17
Also published as: DE1473321A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung der Kühlgrenztemperatur. Hierunter versteht man die niedrigste Temperatur, die Wasser durch Verdunstungskühlung annehmen kann, wenn Luft von einem bestimmten Ausgangszustand die Wasseroberfläche überstreicht.

Zur Optimierung der Kühlwirkung von Kondensatoren in Dampfkraftwerken ist die Kenntnis der Kühlgrenztemperatur wichtig. Aus dem oben Gesagten folgt, daß die Kühlgrenztemperatur des Kühlwassers nur von dem jeweiligen Zustand der Luft abhängig ist. Kann der Luftdruck praktisch als konstant angesehen werden, so ist die Kühlgrenztemperatur ausschließlich durch die Temperatur und die absolute" Feuchte der Luft bestimmt.

Der Zusammenhang zwischen dem Zustand der Luft und der Kühlgrenztemperatur #/ ist aus dem zx-Diagramm nach M ο 11 i e r zu entnehmen. Dieses Diagramm ist schematisch in F i g. 1 angedeutet. Auf der Abszisse ist der auf trockene Luft bezogene Feuchtegrad x, auf der Ordinate die Lufttemperatur # aufgetragen. Die Linie φ = 100 °/₀ ist die Wassersättigungslinie. Der Schnittpunkt der Wassersättigungslinie mit der durch den Zustandspunkt der Luft gehenden Adiabate gibt die Kühlgrenztemperatur #/ an. In F i g. 1 sind als Beispiel eine Lufttemperatur # = 20° C und ein Feuchtegrad χ = 5,8 g/kg angenommen, so daß der Zustand der Luft durch den Punkt A charakterisiert wird. Dann ergibt sich durch Schnitt der zugehörigen Adiabate α mit der Sättigungslinie φ = 100 % eine Kühlgrenztemperatur #/ = 12,4° C.

Die Kühlgrenztemperatur hat man bisher mit einem Thermometer gemessen, über dessen Quecksilbergefäß ein mit Wasser getränkter Baumwollstrumpf gezogen ist. Das nasse Thermometer wurde durch einen Ventilator belüftet. Dieses Verfahren der direkten Messung der Kühlgrenztemperatur mit der beschriebenen Thermometereinrichtung hat den Nachteil, daß es nur Einzelmessungen ermöglicht, da jede laufende Wasserzufuhr die adiabatische Abkühlung und damit die Meßgenauigkeit erheblich stört. Auch ist eine häufige Wartung, erforderlich. ■ ■,■■'■■'

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Ermittlung "der Kühlgrenztemperatur zu schaffen, das diese Nachteile vermeidet. Erfindungsgemäß werden die Lufttemperatur und die Umwandlungstemperatur eines Lithiumchlorid-Taupunkthygrometers gemessen, ferner wird der im Hinblick auf die klimatischen Verhältnisse, interessierende Bereich der Wassersättigungslinie im /x-Diagramm durch eine Gerade angenähert und die Kühlgrenztemperatur nach der Näherungsgleichung

fy <=« 'α"-'&u '+■& -(I — Oi)'^f &o Grad " ~

berechnet, in der «und &₀ durch den Verlauf der Näherungsgeraden bestimmte Konstanten sind. #« ist die Bezeichnung fyr die Umwandlungstemperatur; sie ist die bei dem verwendeten Feuchtefühler, im allgemeinen einem Lithiumchlorid-Feuchtefühler, auftretende Gleichgewichtstemperatur, die dem jeweiligen Taupunkt der umgebenden Luft eindeutig zugeordnet ist.

Die Erfindung geht also davon aus, daß der im Hinblick auf die klimatischen Verhältnisse, die an verschiedenen Orten unterschiedlich sein können, interessierende Bereich der Kühlgrenztemperatur, deren unterer Wert praktisch durch die Eisgrenze gegeben ist, so begrenzt ist, daß der interessierende Bereich der Wassersättigungslinie im Mollierdiagramm gemäß F i g. 2 durch eine Gerade angenähert werden kann. Unter Heranziehung des jeweiligen Taupunktes und der in F i g. 2 gestrichelt angedeuteten ähnlichen Dreiecke, in denen oc als Teilungsverhältnis erscheint, läßt sich die oben angegebene Gleichung herleiten.

In Mitteleuropa ergibt sich auf Grund der vorherrschenden klimatischen Verhältnisse zahlenmäßig bei Verwendung eines Lithiumchlorid-Taupunkthygrometers die Gleichung

&f -^ 0,3 &u + 0,4 · & - 8,9- Grad .

Diese linearen Gleichungen lassen sich in einfacher Weise schaltungsmäßig nachbilden, indem ein Wider-Standsthermometer für die Temperature? der Luft mit einem geshunteten Feuchtefühler für die Umwandlungstemperatur #«, dessen elektrischer Widerstand sich mit der Feuchte ändert, in Reihe liegt und an diese Reihenschaltung eine den Widerstand derselben messende Einrichtung, beispielsweise ein schreibendes Meßgerät angeschlossen ist. Für den Feuchtefühler wird man vorzugsweise ein Lithiumchlorid-Taupunkthygrometer verwenden. Dieses gestattet auf sehr einfache, sichere und wartungsarme Weise die Umwandlungstemperatur als Maß der absoluten Feuchte zu

messen. ... . .

Die messende Einrichtung kann in Werten der Kühlgrenztemperatur $/ geeicht sein. Es ist zweckmäßig, den Verlauf ihrer Skala bzw. derjenigen des Aufzeichnungsträgers, beispielsweise eines Papierstreifens, im Hinblick auf den gekrümmten Verlauf der Wassersättigungslinie zu korrigieren; Hierdurch können die durch die Anwendung der obigen linearen Näherungsgleichungen hervorgerufenen Meßfehler wesentlich verringert werden. Dabei ist es von Vorteil, die Skalenkorrektur in der Weise vorzunehmen, daß die kleinsten Fehler bei den am häufigsten auftretenden Klimaverhältnissen vorkommen. Demgemäß wird sich auch die Skalenkorrektur nach dem Einsatzort der An-

Ordnung richten. : ,: 1.";' :

Der Reihenschaltung wird man Abgleichwiderstände zuordnen, die zur Einstellung des Vollausschlages der zu messenden Einrichtung bei einem vorbestimmten Wert der Kühlgrenztemperatur dienen.

F i g. 3 zeigt die erfindungsgemäße Reihenschaltung, bestehend aus dem Widerstandsthermometer Tl- und dem Lithiumchlorid-Feuchtemesser Γ2, der mit dem Parallelwiderstand Rp geshuntet ist. Das Widerstands» thermometer. 71 dient zur Ermittlung der Lufttemperatiir ·&, der Litniumchlond-Feuchtemesser Tl zur Ermittlung der Umwandlungstemperatur d-_u. Die vollständige Schaltung einer Anlage zur Messung der

Kühlgrenztemperatur zeigt F i g. 4. Tl und Tl sind die temperaturmessenden Bestandteile der in F i g. 3 erläuterten Reihenschaltung; An die Klemmen 1 und 2 ist der Schreiber S, dessen Antriebsmotor mit M bezeichnet ist, angeschlossen. Statt eines Schreibers kann auch ein Anzeigegerät vorhanden sein. An die Klemmen 5 und 6 ist die Meßspannung gelegt. Mit α und b sind die Heizanschlüsse des Feuchtefühlers bezeichnet. Man erkennt, daß die Meßschaltung einen Abgleichzusatz Z enthält, der aus Widerständen aufgebaut ist. Dabei dient der mit RjI bezeichnete Widerstand zum Abgleich des Leitungswiderstandes.

In F i g. 5, in der die Kühlgrenztemperatur &/ über dem Taupunkt τ aufgetragen ist, bedeuten die ausgezogenen Kurven den Verlauf der mit der erfindungsgemäßen Einrichtung ermittelten Meßwerte, während

die wahren Werte gestrichelt eingezeichnet sind. Die Feineinstellung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung kann durch derartiges Einstellen des Spindelwiderstandes Rb (s. F i g. 4) erfolgen, daß die Anzeige der Schaltungsanordnung mit der nach dem Diagramm der F i g. 5 ermittelten Kühlgrenztemperatur in Übereinstimmung ist.

Diese Korrektur beseitigt den Einfluß der Exemplarstreuung der Lithiumchloridfühler auf die Meßgenauigkeit. Es hat sich nämlich gezeigt, daß die Meß- ίο Unsicherheit von Lithiumchlorid-Feuchtemessern vorwiegend durch die Meßdrift in den ersten Stunden nach der Inbetriebnahme bedingt ist. Langzeitige Änderungen sind meist vernachlässigbar klein. Dabei sind die langzeitigen Änderungen um so geringfügiger, je verträglicher die Umgebungsluft für die Lithiumchloridschicht und die Elektrodendrähte ist.

Durch die Erfindung sind ein Verfahren und eine Anordnung zur Messung der Kühlgrenztemperatur geschaffen, die eine genaue Ermittlung dieser beispielsweise für die optimale Auslegung der Kondensatoren in Dampfkraftwerken wesentlichen Temperatur ermöglicht.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Ermittlung der durch Verdunstung von Wasser an Luft erzielbaren Kühlgrenztemperatur, dadurch gekennzeichnet, daß die Lufttemperatur (ϋ) und die Umwandlungstemperatur (-&_u) eines Lithiumchlorid-Taupunkthygrometers gemessen werden, daß der im Hinblick auf die klimatischen Verhältnisse interessierende Bereich der Wassersättigungslinie im ü'-Diagramm durch eine Gerade angenähert wird und daß die Kühlgrenztemperatur (#/) nach der Näherungsgleichung

ϋ-f & a ■ du + & ■ (1 — oc) + &o Grad

berechnet wird, in der oc und §₀ durch den Verlauf der Näherungsgeraden bestimmte Konstanten sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei mitteleuropäischen Klimaverhältnissen die Kühlgrenztemperatur zumindest ungefähr nach der Näherungsgleichung

&_f «rf 0,3 du + 0,4 · ■& - 8,9 Grad

berechnet wird.

3. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Widerstandsthermometer (T₁) für die Temperatur (ϋ) der Luft mit einem geshunteten Feuchtefühler (T₂), dessen elektrischer Widerstand sich mit der Feuchte ändert, für die Umwandlungstemperatur (d_u) in Reihe liegt und an diese Reihenschaltung eine den Widerstand derselben messende Einrichtung, beispielsweise ein schreibendes Meßgerät (S) angeschlossen ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihenschaltung Abgleichwiderstände (Rj) enthält, die zur Einstellung des Vollausschlags der messenden Einrichtung bei einem vorbestimmten Wert der Kühlgrenztemperatur dienen. -.·,

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen