DE1498768A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Messen von Waermekenndaten von Fluessigkeiten - Google Patents

Description

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PATENTANWALT DIPL.-ING. R. MOLlER-BQRNER PATENTANWALT DIPL.-ING. HANS-H. WEY BERLI N-DAHLEM 33 -PODBIE LS KIA LLE E «8 8 MO NCH EN 22- WlDENM AY ER ST RASSE TEL. 0311 . 762507 . TELEGR. PROPINDUS TELEX 0184057 TEL. 0811 . 225585 ■ TELEGR. PROPINDUS ■ TELEX 0524244

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General Electric Company Schenectady, N.Y. /USA

Verfahren und Vorrichtung zum Hessen von Wärmekenndaten von Flüssigkeiten

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen von Wärmekenndaten, insbesondere der durch Ablagerungen aus einer strömenden erwärmten Flüssigkeit bewirkten Änderung der Wärmeübertragung auf diese, wobei man die Flüssigkeit mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit durch eine Rohrleitung von definierten Abmessungen strömen läßt und Wärme von der auf einer vorbestimmten konstanten Temperatur gehaltenen Rohrleitung auf die Flüssigkeit übertrügt.

Die Konstruktion von für Überschallflug geeigneten Flugzeug-Strahltriebwerken ist abhängig von der erfolgreichen

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Abführung der Wärme, die vom Schmieröl und von der hydraulischen Flüssigkeit des Triebwerks aufgenommen worden ist· Bei Überschallflug läßt sich, da die Staulufttemperaturen nahe der von diesen Flüssigkeiten erreichten Temperatur liegen oder sie überschreiten, Luft nicht als zufriedenstellendes Kühlmittel verwenden, so daß man allgemein zu diesem Zweck den Brennstoff benutzt»

Kohlenwasserstoff-Brennstoffe zeigen bei ihrer Erwärmung . einen veränderlichen Grad chemischer Stabilität, der von nach dem heutigen Stand der Technik noch nicht näher bekannten Faktoren abhängig ist. Man nimmt an, daß praktisch alle Brennstoffe Spuren von Verunreinigungen in derart niedrigen Konzentrationen enthalten, dass sie sich praktisch nicht feststellen lassen· Außerdem enthalten alle Brennstoffe darin gelöste Luft« Man nimmt an, daß die Verunreinigungen bei hohen Temperaturen mit dem in der gelösten Luft enthaltenen Sauerstoff eine Reaktion eingehen, aus der harzige Rückstände in Form von gummi- oder firnisartigen Substanzen entstehen» Diese harzigen Rückstände schlagen sich an den Wärmeübertragungsflächen nieder oder lagern sich darauf ab· Dies ist besonders dann von Bedeutung, wenn die Härmeübertragungs— ι kAeffizienten anfänglich sehr hoch sind, wie es im Flugwesen als Ergebnis eines guten Flugzeugbaues der Fall ist» Mit der Zeit verringern diese Ablagerungen aus gummi- oder firnisartigen Substanzen, d. h« aus harzigen Brennstoffrückst and en, erheblich den Wirkungsgrad der Wärmeübertragungsfläche. Mit Hilfe physikalischer und chemischer, bei Brennstoffen normalerweise vorgenommener Prüfungen ist man nicht in der Lage, die Art oder den Umfang vorauszusagen, in der bzw» dem die Brennstoffe Ablagerungen bilden werden.

Da die Vorrichtung und das Verfahren nach der Erfindung in der Hauptsache zum Zwecke des Prüfens von Kraftstoffen der

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vorstehend beschriebenen Art entwickelt worden sind, ist die nachfolgende Beschreibung der Einfachheit und Übersichtlichkeit wegen auf eine solche Anwendung abgestellt* Es ist Jedoch zu bemerken, daß das Verfahren und die Vorrichtung nach der Erfindung nicht auf Brennstoffe beschränkt sind, sondern sich auf jede beliebige Flüssigkeit anwenden lassen, die als Wärmeübertragungsmittel verwendbar ist und bei der der allmähliche Zerfall der Flüssigkeit ihre Wärmeübertragungskenndaten ungünstig beeinträchtigen kann· Fernerhin läßt sich verständlicherweise das Verfahren und die Vorrichtung nach der Erfindung auch zum Ermitteln der Wärmekapazität von Flüssigkeiten verwenden· Aus Gründen der besseren Erläuterung ist die Erfindung nachstehend in Zusammenhang mit dem Messen des Wärmeübertragungskoeffizienten von Kraftstoffen beschrieben·

Nach dem bisher bekannten Stand der Technik zu urteilen, sind bereits zahlreiche Vorrichtungen zum Ermitteln der Ablagerungsneigung von Brennstoffen bekannt oder in Vorschlag gebracht worden. Dies hat im allgemeinen zu willkürlichen Verfahren des Messens der Güte desBrennstoffs geführt, die auf einer Schätzung der gebildeten Ablagerungen durch Augenschein beruhen« Bei einer bekannten Vorrichtung fließt Brennstoff über ein von innen her erwärmtes Aluminiumrohr und durch einen Ringspalt hindurch, der von einem das Aluminiumrohr außen umgebenden weiteren Rohr gebildet wird» Der Brennstoff läuft also in erwärmtem Zustand während einer bestimmten Zeitspanne um, nach deren Ablauf das Innenrohr aus dem äußeren Mantelrohr herausgenommen wird, um durch Augenschein zu ermitteln, wieviel von seinen verfärbten Ablagerungen der Brennstoff auf dem

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Rohr abgesetzt hat. Ein willkürliches Zahlensystem kann zur Kennzeichnung einer Bewertung des Brennstoffe angenommen werden. Beispielsweise kann der Brennstoff, wenn die Ablagerung gelb ist, mit ^tt2^tt, wenn sie braun ist, mit "3"» schwarz mit ^Hk* usw. bewertet werden, wobei auch dazwischenliegende Abstufungen möglich sind. Der die Prüfung Durchführende ist praktisch nur aufgrund seiner Erfahrung in der Lage, die jeweilige Färbung zu bestimmen und ihr die entsprechende Wertzahl zuzuordnen. Dies bildet dann ein Zahlensystem zum Bewerten der Brennstoffgute auf der Basis ψ einer Schätzung der durch Ablagerungen verursachten Verfärbung durch Augenschein. Bei dieser Einrichtung liegt die Schwierigkeit darin, daß noch nicht nachgewiesen ist, daß die Färbung der Ablagerung damit, wie sich der Brennstoff in einer Maschine oder einem Triebwerk bei Betriebsbedingungen verhalten wird, in irgendeiner Beziehung steht. Die sich infolge der Anwendung von Wärme bildenden Ablagerungen stören ganz offensichtlich und effektiv.die Wärmeübertragung in einem Wärmeaustauscher. Jedoch gibt es bisher keinen bekannten Weg, die Wirkung lediglich aufgrund der Färbung der Ablagerung zu messen. Diese Art des Beet immens der Brennetoffkenndaten kann, wenn sie auf eine spezielle Vorrichtung, wie z. B. ein spezielles Triebwerk oder eine gegebene oder bekannte besondere Anwendung, z.B. eine bestimmte Betriebsweise einer Turbine gerichtet ist, zufriedenstellend sein, da die Maschine oder das Triebwerk mit dem Brennstoff und speziell zugeordnetem willkürlichem System der Färbung geprüft werden kann. Das Ergebnis ist nicht besonders bedeutungsvoll, da es lediglich bestätigt, daß eine gegebene Temperaturbewertung bei diesem besonderen Brennstoff für diese besondere Maschine gut genug sein kann. Mit ihm läßt sich ein Brennstoff nicht durch eine Information bewerten, die von der Anwendung unabhängig ist.

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Mit anderen Worten führt sie nicht zu einer objektiven Bewertung dee Brennstoffs, wie das beispielsweise bei einer Oktanzahlbewertung der Fall ist, die sich auf eile Maschinen und Triebwerke anwenden läßt und die auf einen Brennstoff zum Bestimmen seiner Kenndaten anwendbar ist und eine für alle möglichen Anwendungen zweckmäßige Information bildet·

Darüber hinaus sind Verfahren undVorrichtungen bekannt geworden, bei denen man die zu testende, in der Wärme Ablagerungen bildende Flüssigkeit bei vorbestimmter, vorzugsweise konstant gehaltener Temperatur über eine Innenoberfläche eines sich drehenden Rohres oder über einen feststehenden, auswechselbaren flächigen Testkörper leitet» Die sich bildenden Ablagerungen werden durch Gewichtsbestimmung des Ablagerungskörpers (Rohr, Testkörper) vor und nach dem Darüberleiten der Flüssigkeit ermittelt. Zwar tritt hier an die Stelle des stark subjektiv abhängigen Verfärbungswertes ein objektiver Gewichtswert, aber damit ist nur die Kennzahl bezüglich der Ermittlungsskala objektiviert, nicht jedoch die Beziehung zwischen Flüssigkeit und Anwendungsgebiet, so daß sich auch hier keine allgemein brauchbaren, von der Anwendung unabhängigen Kennzahlen im oben genannten Sinne ergeben«

Es besteht aber ein echter Bedarf hinsichtlich eines Verfahrens und einer Vorrichtung, die Daten nachweisen und liefern, daß ein bei einer gegebenen Temperatur einer Prüfung unterzogener Brennstoff für alle Maschinenarten geeignet ist* Mit anderen Worten wird eine Prüfung verlangt, die Daten bezüglich zulässiger oder nicht zulässiger Werte liefert, bei der bei der Prüfung sich als ungenügend erweisender Brennstoff in einer Maschine versagt und bei der bei der Prüfung als geeignet festgestellter Brennstoff bei seiner An-

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wendung in der Maschine sich bewährt.

Um zu einem solchen Ergebnis zu gelangen, ist es notwendig, daß der Brennstoff unter Betriebsbedingungen in der Maschine geprüft wird·

Eines der Erfordernisse für die Anwendung in Hochleistungsmaschinen ist eine turbulente Strömung oder eine Strömung mit hoher Reynolds*scher Zahl» Bekanntlich zeigt die Reynolds·¹ sehe Zahl den Grad der Turbulenz an, wobei eine völlig turbulente Strömung bei einer Reynolds¹sehen Zahl von etwa R * 5 000 und darüber auftritt. Eine laminare Strömung tritt bei R β 2 000 und darunter auf, wobei zwischen den beiden vorgenannten Werten ein allgemein als gemischter Bereich bezeichneter Bereich liegt. Bei Laminarströmung und einer gegebenen Temperatur geprüfter Brennstoff kann eine bestimmte Färbung zeigen, jedoch kann er sich bei gleicher Temperatur und bei turbulenter Strömung völlig anders verhalten und ein anderes Ergebnis liefern lassen. Das Ergebnis ist, daß ein bestimmter Brennstoff unter bestimmten Bedingungen völlig zufriedenstellend sein kann, jedoch kann er aufgrund des Fehlens feststellbarer Daten über den Brennstoff zu einer viel besseren und aufwendigeren Kategorie von Brennstoffen gehören, als sie, sofern über den Brennstoff genügend bekannt wäre, für eine gegebene Anwendung tatsächlich erforderlich wäre.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art, insbesondere zum Prüfen von Brennstoff unter nachgeahmten Betriebsbedingungen zu schaffen, zwecks Messung von

Wärmekenndaten, vor allem zur Erlangung von Anhaltspunkten bzw. Informationen über die Auswirkungen des Wärme-

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durchgangswiderständes des abgelagerten Films aus harzigen Brennstoffrückständen oder gummiartigen Substanzen, welche eine stete Ablesung der Bewertungsdaten des Brennstoffs ermöglichen·

Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung ein Verfahren zum Messen von Wärmekenndaten, insbesondere der durch Ablagerungen aus einer strömenden erwärmten Flüssigkeit bewirkten Änderung der Wärmeübertragung auf diese, geschaffen, wobei man die Flüssigkeit mit einer vorbestimmten Strömungsgeschwindigkeit durch eine Rohr- "

leitung von definierten Abmessungen strömen läßt und Wärme von der auf einer vorbestimmten konstanten Temperatur gehaltenen Rohrleitung auf die Flüssigkeit überträgt, bei welchem erfindungsgemäß die die Rohrleitung umgebende Atmosphäre in der Weise gesteuert wird, daß im wesentlichen die gesamte Wärme von der Rohrleitung auf die Flüssigkeit übergeht, während der Temperaturunterschied zwischen der Rohrleitung und der Flüssigkeit in vorbestimmten Zeitabständen gemessen wird«

Die Vorrichtung zum Messen von Wärmekenndaten von Flüssigkeiten gemäß dem Verfahren nach der Erfindung umfaßt eine Rohrleitung mit vorbestimmter Querschnittsfläche und Länge, durch die die Flüssigkeit mit vorbestimmter Geschwindigkeit hindurchströmt, wobei Mittel zum Beheizen der Rohrleitung, welche zwecks Übertragung einer zu messenden Wärmemenge von der Rohrleitung auf die Flüssigkeit in einem abgegrenzten Raum angeordnet ist, der auf der gleichen Temperatur gehalten wird wie die Rohrleitung, vorgesehen sind, sowie Temperaturfühler zum Messen des Temperaturanstiegs der Flüssigkeit und Temperaturfühler zum Messen der Temperatur der Rohrleitungswand zwecke Ermittlung des Temperaturunterschiedes

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zwischen der Rohrleitung und der Flüssigkeit,

In den Figuren 1 bis 3 der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung anhand eines besondere bevorzugten Ausführungsbeispiels dargestellt, welches nachstehend näher erläutert ist. Es zeigen!

Fig* 1 ein Blockschaltbild der Vorrichtung nach der Erfindung unter schetaatlscher Darstellung des Hauptelements und einiger Zubehörelemente|

Fig« 2 einen Teilschnitt in schematischer Darstellung zur Veranschaulichung der Anordnung der Schutzheizvorrichtung;

Fig. 3 eine graphische Darstellung der nach dem Verfahren und mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung erzielbaren Ergebnisse.

Fig. 1 zeigt ein allgemeines Blockschaltbild der Vorrichtung zum Prüfen von Brennstoff oder einer beliebigen anderen geeigneten, bei erhöhter Temperatur für bestimmte Zwecke ungeeigneten Flüssigkeit· Im wesentlichen ist ein den Prüf· abschnitt begrenzendes Teil, beispielsweise eine Leitung 10, vorgesehen, durch das der Brennstoff hindurchgepumpt wird. Ganz allgemein strömt die Flüssigkeit aus einem Vorratstank 11, wie nachstehend noch näher erläutert ist, durch verschiedene Zubehörvorrichtungen und schließlich durch die Prüfleitung 10 hindurch. Ggf. fließt sie, wie durch die Pfeile an der Hauptleitung 13 dargestellt, zu einem Überlauf 12. Um nur eine minimale Menge Brennstoffs prüfen zu müssen, kann die Leitung 10 des Värmeaustauschelements sehr klein sein.

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Eine für diese Zwecke besonders geeignete Leitung besteht %t B, aus rostfreiem Stahl mit einem Außendurchmesser von 1,575 mm 0 bei einer Wandstärke von 0,2 mm und mit einer effektiven Länge von etwa hO cm· Es handelt sich hier also um ein Rohr mit sehr geringem Innendurchmesser von etwa 1,25 mm 0· Um mittels des erfindungsgemässen Verfahrens verständliche und allgemein gültige Ergebnisse bzw. Daten zu erhalten, ist es erforderlich, den Prüfabschnitt oder die Leitung 10 als Meßinstrument auszubilden· Zu diesem Zwecke sind an der Außenwand der Leitung 10 in geringen Abständen voneinander Thermoelemente 14 angeordnet* Beim vorliegenden Beispiel betragen die Zwischenräume zwischen den einzelnen Thermoelementen etwa 2,5 cm« Obwohl dies nicht unbedingt notwendig wäre, wird auf diese V ise für ausreichende Ablesemöglichkeiten gesorgt, so daß man auch im Falle eines Versagens eines der Thermoelemente einen relativ genauen Durchschnittswert erhält· Vie noch klar werden wird, ist es erforderlich, daß die Querschnittefläche des Rohres und seine Länge vorbestimmt oder konstant sind. Zum Nachahmen der meisten Betriebsbedingungen des Triebwerks oder der Maschine wird der Brennstoff in völlig turbulentem Zustand durch die Rohrleitung 10 hindurchgedrückt· Bei der Bestimmung der Kenndaten eines Brennstoffs für Triebwerkzwecke erfolgt dies im allgemeinen in der Weise, daß die Reynolds¹sehe Zahl über R « 5 000 liegt.

Bei den in der Zuleitung zu der Rohrleitung 10 liegenden Zubehöreinrichtungen handelt es sich um eine den Brennstoff aus dem Vorratstank 11 ansaugende geeignete Pumpe 15i die denBrennstoff auch durch die Rohrleitung 10 hindurchdrückt· Obwohl nicht wesentlich, kann aber zur Vereinfachung der Druck vorzugsweise konstant gehalten werden, was mit Hilfe

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eines Druckreglers 16 geschieht, welcher mit einer in Strömungsrichtung hinter der Prüfleitung liegenden öffnung 17 zusammenarbeitet, so daß eine im wesentlichen konstante Brennstoffströmungsgeschwindigkeit herrscht· Der Druckregler 16 kann in bekannter Weise überschüssige Flüssigkeit in den Vorratsbehälter 11 zurückleiten· Um zusätzliche notwendige Daten bzw· Ergebnisse zu erhalten, können geeignete, notwendige weitere Zubehöreinrichtungen, wie beispielsweise ein Filter 18, ein Durchflußmengenmesser 19 und ein Vorwärmer 20, vorgesehen sein· Obwohl der Durchflußmengenmesser eine ziemlich genaue Anzeige der FlUssigkeltsmenge liefert, wird die tatsächliche Menge, die die Vorrichtung durchströmt hat, der größeren Genauigkeit wegen vorzugsweise durch Wiegen bestimmt. Zum Ermitteln des Druckabfalls in dem Prüfabschnitt wird ein Manometer 21 verwendet.

Da die verlangten Daten über den Brennstoff die Kennlinie seiner Ablagerungsneigung bei Temperatur- und Strömungsbedingungen bilden, muß der Brennstoff noch erwärmt werden, damit sich die für die Beurteilung wesentlichen Ablagerungen zeigen« Zu diesem Zweck läßt man elektrischen Strom durch die Rohrleitung fließen, an die die Stromzuleitungen 22 angeschlossen sind) die Rohrleitung 10 wird infolge ihres elektrischen Widerstandes erwärmt. Die elektrische Energie kann in üblicher Weise mit Hilfe eines regelbaren Transformators gesteuert und mit Hilfe eines nicht dargestellten geeichten Meßinstruments gemessen werden« Wesentlich ist, daß die Leitung 10 durch eine bestimmte gemessene Wärmemenge unmittelbar beheizt wird, die vorzugsweise konstant gehalten wird, zur Vermeidung veränderter Zustände·

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Oa es erforderlich ist, die Wärmezufuhr zu dem Brennstoff durch die Wand der Leitung 10 konstant zu halten, ist es wesentlich, daß eich die Leitung in einer Atmosphäre befindet, die so überwacht und gesteuert wird, daß die gesamte zugeführte Wärme über die Wand der Leitung an den Brennstoff abgegeben wird* Diese Atmosphäre wird vorzugsweise mit Hilfe von Schutzheizvorrichtungen 23 geschaffen, die im wee tlichen den Prüfabschnitt umschließen und dem Temperaturbereich der Thermoelemente angepaßt sind* Die Leitung 10 kann durch beliebige geeignete, eine Wärmeabstrahlung beschränkende Mittel, beispielsweise durch eine Isolierung 24, umschlossen sein, so daß im wesentlichen die gesamte, dem Prüfabschnitt zugeführte Wärme auf den Brennstoff übergeht. Die Schutzheizvorrichtungen 23 werden mit Hilfe einzelner, nicht dargestellter, regelbarer Transformatoren voneinander unabhängig gesteuert, so daß sie sich der Temperatur der Leitung zur Schaffung der gewünschten Atmosphäre regelbar anpassen lassen und WärmeVerluste, wie Abstrahlungen und Konvektion aus bzw· von der Leitung 10 unterbunden werden« Eine solche Anordnung einer die Leitung umgebenden gesteuerten Atmosphäre ist in Fig· 2 veranschaulicht·

Um die Genauigkeit der zugeführten Wärme noch weiter zu steigern bzw. zu verbessern , können an den Enden der Rohrleitung 10 weitere Abschnitte 25 vorgesehen sein, die mit geeigneten Thermoelementen 26 ausgestattet sind, die sum Bestimmen des Temperaturanstiegs des Brennstoffs und die Brennstofftemperatur in der Leitung unmittelbar messen können* Die Schutzheizvorrichtungen 23 können praktisch der Einfachheit halber In Gruppen zu fünf Stück aufgeteilt werden, die wie vorstehend erörtert, unabhängig voneinander gesteuert werden, so daß in der die Rohrleitung 10 umgebenden

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Atmosphäre die gleichen Temperaturen wie in dieser aufrechterhalten werden können«

Selbstverständlich lassen sich auch andere Arten von Atmosphären als die vorstehend beschriebene in dem den Prüfabschnitt umgebenden Bereich vorsehen« Beispielsweise kann das aus einem Kästelnder einer Isolierung bestehende Teil 2k auch aus einem Kasten zur Sohaffung eines die Wärmeverluste verringernden Vakuums um den Prüfabschnitt herum bestehen« Praktisch ist aber die erwärmte Atmosphäre W vorzuziehen, da sie sich leichter erzielen und steuern läßt« Diese erwärmte Atmosphäre hat den Zweck, sicherzustellen, daß im wesentlichen die gesamte, der Leitung 10 zugeführte Wärme von diesem Teil, d« h« von der Leitung 10, naoh innen auf den zu prüfenden Brennstoff übergeht«

Da pro Längeneinheit eine konstante Wärmemenge augeführt wird und die gesamte, der Leitung 10 zugeführte Wärme auf den Brennstoff übergeht, ist klar, daß in dem Prüfabschnitt oder an der Leitung 10 in Strömungsrichtung oder von rechts nach links ein Temperaturanstieg besteht« Zur Wiederholbarkeit beim Prüfen unterschiedlicher Brennstoffe kann es erwünscht sein, diesen Temperaturanstieg, obwohl es nicht erforderlich ist, konstant zu halten. Wenn man den Temperatur· anstieg konstant htlt, ist lediglich gewährleistet, daß unterschiedliche Brennstoffe unter vergleichbaren Bedingungen geprüft werden können und somit notwendige Korrekturen verringert werden«

Ks leuchtet ein, daß auf diese Weise ein hoher Genauigkeitsgrad der Temperaturbedingungen erzielt wird, und daß der Temperaturanstieg mit Hilfe der Thermoelemente 26 an den Enden des Prüfabschnitte, d, h. der Leitung 10, genau

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ermittelt wird* Darüber hinau· mißt der Durchflußmengenmeaaer 19 die Durchflußmenge bzw· die Durchflußgeschwindigkeit der Flüssigkeit! die Menge kann auch durch Wiegen noch genauer bestimmt werden) ferner wird der Temperaturunterschied zwischen dem Prüfabschnitt oder dem Begrenzungsteil 10 und der Flüssigkeit durch Ablesungen zwischen den Thermoelementen 14 und 26 ermittelt»

Als nächstes ist nunmehr die grundlegende Warmeflußgleichung

in Betracht zu ziehen, worinχ

Q ■ die von dem Brennstoff aufgenommene Wärme in

britischen Wärmeeinheiten pro Stunde (Btu's/hour),

A ■ die Fläche der Innenwand der Leitung 10 in Quadrat fuß, ( «7^»d - 1)

■ die Temperatur t der Rohrwand abzüglich der Brenn stofftemperatur t„ in °F, d· h, die Durchschnittstemperatur an den Thermoelementen 14 abzüglich des Durchschnittswertes der Temperaturen an den Thermo elementen 26

In der vorstehenden Gleichung läßt sich der Wert von h, dem Koeffizienten der Wärmeübertragung über die Leitungswand auf den Brennstoff, äußeret genau ermitteln» Es leuchtet ein, daß sich dieser Wärmeübertragungekoeffizient mit der Ablagerung eines Films aus Brennetoffrückständen auf der Innenseite der Wand von Null bis zu einer beliebigen vorbestimmten Rücketandemenge verändert, da der Film aua Brennetoffrüok-

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ständen den Wärmeübertragungekoeffizienten an der Innenwand der Leitung 10 beeinträchtigt· Dieser Brennstoffrückstand verändert sich in Abhängigkeit der Zeitspanne, während dl* Wärme an den Brennstoff übertragen wird, sowie auch in Abhängigkeit der Temperatur des Brennstoffs in dem gesamten Prüfabschnitt. Durch Ermittlung der Wärmeübertragung bei Beginn des Prüfvorgangs ohne Film aus BrennstoffrUckständen und zu irgendeinem beliebigen Zeitpunkt während des Prüfvorgangs bei bereits abgelagertem Film aus Brennstoffrückständen ist klar, daß der Unterschied zwischen den beiden Ablesungen die Auswirkung des Wärmeflußwiderstandes des eigentlichen Rückständefilms darstellt, der sich, da er so gering und unzugänglich ist, nicht unmittelbar messen läßt. Der Unterschied zwischen diesen beiden Ablesungen ergibt jedoch die Auswirkung des Widerstandes des Films. Da die übertragene Wärme mit Zunahme der Ablagerung unter Anwendung von Wärme abnimmt, läßt sich die Wärmeübertragung gegenüber der Zeit und gegenüber verschiedenen Temperaturniveaus, wie in Fig. 3 gezeigt, graphisch darstellen·

In dieser Figur ist als Beispiel ein besonderer, durch einen vollen Strich dargestellter Brennstoff A dargestellt, der im Verlauf der Zeit bei drei ausgewählten Temperaturhtfhen keine Veränderung hinsichtlich des Wärmeübertragungskoeffizienten zeigt. Die dargestellte Stufenform beruht auf der Tatsache, daß sich der Wärmeübertragungskoeffizient ändert, weil sich andere Eigenschaften des Brennstoffs unter verschiedenen Temperaturbedingungen verändern. Ein anderer, duroh die gestrichelte Linie dargestellter Brennstoff B zeigt, daß im Verlauf der Zelt eine Veränderung hinsichtlich des Wärmeübertragungskoeffizienten eintritt. Diese zeigt sich

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bei Austrittetemperaturen des Brennstoffe von 150 C und darüber als eine Senkung 27· Sofern die Senkung nach einer vorbestimmten Stundenzahl für eine bestimmte Anwendung einen solchen Verlust bewirkt, daß die Triebwerk- oder Brennkraftmaschinenbestandteile ungünstig beeinflußt werden, so ist dieser Brennstoff für diese Anwendung unzureichend.

Aus dem Vorstehenden ergibt sich also,daß das Verfahren und die Vorrichtung nach der Erfindung eine konstant« Ablesung ermöglichen,ohne die Notwendigkeit eines Ausbauens des Prüf- oder Meßabschnitte, wobei außerdem vermieden ist, daß man sich auf eine willkürliche Bestimmung oder E_rmittlung durch Augenschein oder nach Färbung verlassen muß. Das Verfahren ist exakt, indem es die Auswirkungen des Wärmeflußwider Standes des abgelagerten Films aus Brennstoffrückständen liefert, die ein unmittelbares Maß eines kritischen Brennstoffmerkmalβ bei Anwendung von Wärme sind. Als solche lassen die gemessenen Daten Rückschlüsse auf das Verhalten bei jeder beliebigen Brennkraftmaschine und übrigens auch in jedem beliebigen Wärmeaustauscher zu, bei denen die langanhaltende Anwendung von Wärme zur Ablagerung von Verunreinigungen und zur Verringerung des Wirkungsgrads des Wärmeaustauschers führt· Ferner ist zu bemerken, daß es nicht einmal erforderlich ist, die Wärmeübertragung des abgelagerten Films aus Brennstoff- oder sonstigen Rückständen, wie Verunreinigungen u. dgl« zu ermitteln, da sie nur der Unterschied der Wärmeübertragung an der Leitungewand zu Beginn, solange noch kein Film vorhanden ist und gegenüber irgendeinem Zeitpunkt, da sich eine vorbestimmte Menge Film gebildet hat, ist. Da der Unterschied den Verlust im Wirkungsgrad der Wärmeübertragung ergibt, läßt er sich zur Lieferung der erforderlichen Daten, wie in Fig« 3 gezeigt, in einer graphischen Darstellung veranschaulichen.

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Claims (1)

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   BERLIN DAHLEM 33 PO D BI E LSKIALLEE 68 /»» 8 MÖNCHEN 22 - Wl D E N M AYE R STR AS S E

   TEL 0311 - JS₂JMA PROPINDUS · TELEX 0184057 TEL. 0811 . 225585 . tELEGR. PROPINDUS · TELEX 0524244

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   Patentansprüche

   1. Verfahren zum Messen von WärmekeiuidRten, insbesondere der durch Ablagerungen aus einer strömenden erwärmten Flüssigkeit bewirkten Änderung der Wärmeübertragung: auf diese, wobei man die Flüssigkeit mit einer vorbestimmten Strömungsgeschwindigkeit durch eine Rohrleitung von definierten Abmessungen strömen läßt und Värme von der auf einer vorbestimmten konstanten Temperatur gehaltenen Rohrleitung auf die Flüssigkeit überträgt, dadurch gekennzeichnet, daß die die Rohrleitung (1O) umgebende Atmosphäre in der Weise gesteuert wird, daß im wesentlichen die gesamte Wärme von der Rohrleitung (1O) auf die Flüssigkeit tibergeht, während der Temperaturunterschied zwischen der Rohrleitung (1O) und der Flüssigkeit in vorbestimmten Zeitabständen gemessen wird.

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   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit die Rohrleitung (1O) über deren gesamte Länge völlig turbulent durchströmt.

   3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die Rohrleitung (io) umgebende Atmosphäre auf der gleichen Temperatur gehalten wird wie diese selbst»

   km Vorrichtung zum Messen der Wärmekenndaten von Flüssigkeiten nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Rohrleitung (1O) mit vorbestimmter Querschnittsfläche und Länge, durch die die Flüssigkeit mit vorbestimmter Geschwindigkeit hindurchströmt, wobei Mittel (23) zum Beheizen der Rohrleitung (1O), welche zwecks Übertragung einer zu messenden Wärmemenge von der Rohrleitung (io) auf die Flüssigkeit in einem abgegrenzten Raum (24) angeordnet ist, der auf der gleichen Temperatur gehalten wird wie die Rohrleitung (ίο), vorgesehen sind, sowie Temperaturfühler (26) zum Messen dos Temperaturanstiegs der Flüssigkeit und Temperaturfühler (14) zum Messen der Temperatur der Rohrleitungewand (io) zwecks Ermittlung des Temperaturunterschiedes zwischen der Rohrleitung (1O) und der Flüssigkeit.

   5» Vorrichtung nach Anspruch h₉ dadurch gekennzeichnet* daß die Temperaturfühler (26) für die Flüssigkeit aus zwei an den beiden Enden der Rohrleitung (1O) in die Flüssigkeit eintauchenden Thermoelementen und die Temperaturfühler für die Rohrleitung (io) aus einer Vielzahl von an deren Außenwand in vorzugsweise regelmäßigen Abständen voneinander angeordneten Thermoelementen bestehen»

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   6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche k und 5ι gekennzeichnet durch einen unabhängig gesteuerten Vorwärmer (20), der die Flüssigkeit vorwärmt, bevor sie durch die Rohrleitung (1O) strömt.

   7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche k bis 6, gekenn» zeichnet durch eine Einrichtung, wie beispielsweise eine Pumpe (I5)_f die die Flüssigkeit unter völlig turbulenten Bedingungen durch die Rohrleitung (1O) strömen läßt bzw, hindurchdrückt.

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