DE1573367A1 - Verfahren und Einrichtung zur Bestimmung der Waermeleistung von Gasbrennern,vorzugsweise fuer Wobbezahl- und Heizwertmessgeraete - Google Patents

Verfahren und Einrichtung zur Bestimmung der Waermeleistung von Gasbrennern,vorzugsweise fuer Wobbezahl- und Heizwertmessgeraete

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DE1573367A1 DE19511573367 DE1573367A DE1573367A1 DE 1573367 A1 DE1573367 A1 DE 1573367A1 DE 19511573367 DE19511573367 DE 19511573367 DE 1573367 A DE1573367 A DE 1573367A DE 1573367 A1 DE1573367 A1 DE 1573367A1
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Dr-Ing Peter Scheffler
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    • G01N25/20Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating the development of heat, i.e. calorimetry, e.g. by measuring specific heat, by measuring thermal conductivity
    • G01N25/22Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating the development of heat, i.e. calorimetry, e.g. by measuring specific heat, by measuring thermal conductivity on combustion or catalytic oxidation, e.g. of components of gas mixtures
    • G01N25/40Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating the development of heat, i.e. calorimetry, e.g. by measuring specific heat, by measuring thermal conductivity on combustion or catalytic oxidation, e.g. of components of gas mixtures the heat developed being transferred to a flowing fluid
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Description

  • Verfahren und einrichtung zur Bestimmung der Wärmeleistung von Gasbrennern, vorzugsweise für Wobbezahl- und Heizwertmeßgeräte Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Wärmeleistung von Gasbrennern in Kcal/pro Zeiteinheit1 sowie eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
  • Brennleistungsprüfeinrichtungen in Form eines senkrechten Rohres, in welchem unten die Flamme brennt und einer Temperaturmeßeinrichtung zur Bestimmung der Temperaturdifferenz zwischen dem nach oben entweichendem Abgas und der unten durch den Auftrieb der heißen Gase nachgesaugten Frischluft, sind bekannt.
  • Bei diesen bekannten Einrichtungen wird das Brennraumrohr aus Spezialstahl mit hohem Wärmedehnungskoeffizienten ausgeführt. Das Brennraumrohr wird durch die sehr heißen Abgase erwärmt und dehnt sich in Abhängigkeit von der Erwärmung, wobei die Dehnung vergrößert auf ein Schreibwerk übertragen, den Neßwert.darstellt. Abgesehen davon daß hierbei mehr die direkte Abgas- oder Flammentemperatur erfaßt wird, als die Erwärmung eines reichlich und gleichmäßig. fließenden Wärmeträgerstromes und deshalb die kalorimetriache Messung nun sehr unvollkommen sein kann, sind als weitere Nachteile zu verzeichnent daß die Wärmeverluste sehr hoch, unterschiedlich und nicht reproduzierbar auftreten und demzufolge die Genauigkeit der Messung beeinträchtlgen, zum anderen aber eine Meßwertweitergabe sehr verzögert erfolgt, weil das Stahlrohr als Wärmespeicher anzusehen ist, der nur sehr langsam eine neue Temperatur annimmt, so daß beim Ubergang Verzögerungen von über 15 Minuten zu verzeichnen sind.
  • Der Erfindung liegt die Auf gabe zugrundetnach einem neuartigen Verfahren und mittels einer analogen Vorrichtung Brennleistungen von Gasbrennern ohne künstliche Zufuhrung von Wasser oder Luft mit wesentlich verbesserter Meßgenautgkeit zu messen, zu vergleichen und danach zu regeln.
  • Dabei soll die Einrichtung so ausgebildet werden, daß in allen Fällen, wo die Gleichmäßigkeit der Brenngaswärme garantiert werden muß, nach ihr gebaute Geräte als Regeiwertgeber eingesetzt werden können, Die dadurch umfassend zu verbürgende Gleichmäßigkeit technischer Prozesse fUhrt zu entsprechenden ökonomischen Erfolgen.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren gelöst, bei dem mit Hilfe eines senkrechten Rohres, in welchem sich unten die Brennerflamme befindet, die Temperaturdifferenz zwischen dem Abgas und der Frischluft gemessen wird und das Verhältnis Länge zu Durchmesser des Rohres so groß gewählt wird, daß bei gleichzeitig abgestimmter Drosselung der durch den natürlichen Auftrieb der heißen Abgase angesaugten Luft im Einlaß hinter der Drosselstelle ein Unterdruck von mindestens 0,2 mm WS entsteht, und außerdem mindestens das achtfache der zur vollständigen Verbrennung benötigten Mindestluftmenge amngesaugt wird.
  • Zur Durchführung des Verfahrens ist eine Einrichtung erfindungsgemäß so ausgebildet, daß in dem, mit wärmeisolierender Wandung ausgebildeten Brennraumrohr warme Lötstellen einer Thermobatterie gleichmäßig über den Rohrquerschnitt verteilt in einer Ebene liegen, deren Abstand von der Brennerflamme des Brenners nicht mehr als 15 % des Abstandes der Brennerilamme vom oberen Rohrende beträgt und zwischen Brennerflamme und den warmen Lötstellen eine Abschirm-und Umlenkeinrichtung, beispielsweise in Form eines Flügelrades mit geschränkten flügeln angeordnet ist.
  • Ueber der möglichst dicht über der Brennerflamme liegenden Tsmperaturmeßstelle, die in der erwähnten Art durch das Flilgelrad gegen direkte Bestrahlung durch die Flamme geschützt ist, ist noch eine mindestens das sechsfache betragende Verlängerung des Brennraumrohres, die im folgenden die Bezeichnung Schornste-in" tragen soll vorgesehen.
  • Bei den bisher bekannten Einrichtungen dieser Art fehlt dieser Schornstein. Der Vorteil besteht darin, daß die Saugwirkung durch den"Schornsteinzug"wesentlich verstärkt und dementsprechend erheblich mehr Luft angesaugt werden kann.
  • Der Schornstein ersetzt weitgehend und ausreichend das Gebläse1 daß bei Kalorimetern und Wobbezahlmeßgeräten mit Luft als Wärmeträger in Verbindung mit einer Durchflußregelung für einen derart reichlichen und gleichmäßigen Luftdurchfluß sorgt, daß im wesentlichen mit der gleichbleibenden spezifischen Wärme der Luft bei mäßiger Erwärmung gerechnet werden kann. Die Temperaturdifferenz zwischen Frischluft und abströmenden Luft-Abgas-Gemisch kann als direktes Maß für die Kalorimetrierung, d. h. für die Erfassung der erzeugten Kalorien angesehen werden. Im Luft eintritt befindet sich eine einstellbare Drosselstelle die vorteilhaft als schwenkbare Drosselklappe oder als Schieber oder verstellbare Segmentblende ausgeführt werden kann. Ein besonderes Merkmal des Erfindungsgedankens ist, daß die hiermit erreichbare Drosselung so-erfolgt, daß im Brennraumrohr unterhalb der Flamme ein Unterdruck von mindestens o, 2 mm WS gehalten wird.
  • Durch die genau abgestimmte Drosselung läßt sich erreichen, daß der Luftdurchfluß sich über einen großen Bereich relativ wenig mit der Wärmeerzeugung des Brenners ändert und immer gleiche und gut reproduzierbare Abhängigkeit von der Wärmeerzeugung gewährleistet ist. Das gilt for allem auch dann, wenn durch geringe Luftbewegungen im Uaum Druckschwankungen von außen an das Gerät herangetragen werden. Bei den bisher bekannten Ausführungen, die ohne Schornstein, ohne Drossel und ohne Unterdruck arbeiten, wirkt sich jede geringfügige Raumdruckschwankung, beispielsweise auch der Zugwind vorbeieilender Personen auf eine vorübergehende Veränderung des Luftiuachflusses aus und ruft Meßfehler hervor. Die vorgeschriebene Größenordnung von 0,2 mm WS Unterdruck genügt, um normale Raumdruckschwankungen in ihrer Wirkung auszuschalten. Ferner hat die einstellbare Drosselung den Vorteil daß zur gleichen Wärmeleistung die gleiche erwärmung der Luft bzw. die gleiche Differenz zwischen Luft-Abgas-Gemisch und Frischluft eingestellt und damit an Seriengeräten für Jedes Gerät die gleiche Kennlinie bezüglich der Abhängigkeit der Erwärmung und damit der Termospannung von der Brennwärme erhalten werden kann.
  • Das Brennraumrohr und der Schornstein sind aus material mit niedriger Wärmeleitfähigkeit ausgeführt und außerdem in geringem Abstand mit einem zylindrischen Mantel umgeben.
  • Durch die Verwendung von wärmeisolierendem Material sind die noch vorhandenen Wärmeverluste sehr gering und können gut reproduzierbar als direkt abhängig von der LuSterwärmung angesehen werden, wozu stich der bereits erwähnte hohe fluftüberschuß und die folglich nicht zu hohe Erwärmung vorteilhaft auswirken. Der zylindrische Mantel vermeidet den direkten Einfluß von Zugluft auf den Wärmeübergang. Da die zwischen ihm und dem Brennraumrohr sich befindliche Lu£t gleichmäßig aufsteigen und sich erneuern kann, wird auch hierdurch die Gleichmäßigkeit des Wärmeüberganges garantiert und eine zu hohe Temperatur des Mantels selbst vermieden, so daß der Mantel noch mit der Hand angefaßt erden kann.
  • Die Temperaturmeßstelle, die an sich bekannter Weise aus mehreren, gleichmäßig über den Brennrohrquerschnitt verteilten und in lteihe geschalteten warmen Lötstellen einer Thermobatterie besteht, kann relativ niedrig über der Brennerflamme angeordnet werden, weil erfindungsgemäß zwischen ihr und der Flamme eine Abschirm- und Umlenkeinrichtung angeordnet ist, die ähnlich einem Ventilatorrad aus mehreren geschränkten Flügeln besteht. ii ierdurch wird sowohl eine direkte Bestrahlung der Thermolötstellen vermieden,als auch durch die Umlenkungen eine schnelle Vermischung der Abgase mit der überschüssigen Luft bewirkt. Die geringe Wärmekapazität der Thermolötstellen erlaubt außerdem ein sehr schnelles reagieren der Thermospannung auf Änderungen der Gemischtemperatur infolge sich ändernder Wärmeleistung des Brenners, Dadurch kann bereits nach 20 sec die Halbwertzeit des Uberganges erreicht werden, was ausgezeichnete itegelmöglichkeiten ergibt.
  • Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.
  • In der Figur ist die erfindungsgemäße Einrichtung schematisch dargestellt. Das durch bekannte, zeichnerisch nicht dargejtellte Dosiervorrichtungen und Kontrollmeßstreoken dem Gerät zugeführte Gas gelangt im Brenner 1 zur Verbrennung. Der Brenner befindet sich in einem Gehäuse 2, welches unten an das Brennraumrohr 3 angeschlossen ist. Dieses Gehäuse tragt seitlich den Luftansaugstutzen 4 in welchem die einstellbare Droßselklappe 5 angeordnet ist. Das Gehäuse 2 enthält die kalten Lötstellen 6 der Thermobatterie, sowie einen Anschlußstutzen 7 über den an einem Mikromanometer 8 der Unterdruck gegenüber dem äußeren Luftdruck gemessen werden kann. Nach beendeter Einstellung wird das Manometer entfernt und der Stutzen verg schlossen. Das Brennraumrohr 3 enthält in relativ geringem Abstand über der Brennerflamme die ventilatorradähnliche, aber feststehende Abschirm- und Umlenkeinrichtung 9 und darüber in ebenfalls relativ geringem Abstand die in einer Ebene gleichmäßig über den Rohrquerschnitt verteilten warmen Lötstellen lo der Thermobatterie, deren Thermostrom über die Anschlußkontakte 11 dem Anzeige- oder Registriergerät 12 oder einem Regler zugeleitet wird.
  • Uber dem mit der Thermobatterie abgeschlossenen Brennraumrohr erhebt sich in mehrfacher Länge der Schornstein 13, dessen Wandung ebenso wie de des darunter befindlichen Brennraumrohres wärmeisolierend ausgeführt sind und vorteilhaft aus keramischem Werkstoff mit luftgefüllten Hohlräumen besteht, Brennraumrohr und Schornstein sind von einem Mantel 14 umgeben, der einen Luftspalt 15 freiläßt, durch den über die Eintrittsöfffnungen 16 und Austrittsöffnungen 1i, gleichseitig Kühlluft emporsteigen kann.'

Claims (4)

  1. Patentansprüche 1, Verfahren zur Bestimmung der Wärmeleistung eines Gasbrenners mit Hilfe eines senkrechten Rohres, in welchem sich unten die Brennerflamme befindet und die Temperaturdifferenz zwischen dem Abgas und der Frischluft gemessen wird dadurch gekennzeichnete daß das Verhältnis Länge zu Durchmesser des Rohres so groß gewählt wird1 daß bei gleichzeitig abgestimmter Drosselung der durch den natUrhohem Auftrieb der heißen Abgase angesaugten Luft im Einlaß hinter der Drossel stelle ein Unterdruck von mindestens 0,2 mm WS entsteht und außerdem mindestens das achtfache der zur vollständigen Verbrennung benötigten Mindestluftmenge angesaugt wird.
  2. 2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß in dem mit wärmeisolierender Wandung ausgebildeten Brennraumrohr (3) warme Löststellen (lo) einer Thermobatterie gleichmäßig über den Rohr querschnitt verteilt in einer Ebene liegen deren Abstand von der Brennerflamme des Brenners (1) nicht mehr als 15 % des Abstandes der Brennerflamme vom oberen Rohrende eines auf das Brennraumrohr (3) aufgesetzten Schornsteins (13) beträgt und zwischen Brennerflamme und warmen Thermolötstellen eine Abschirm- und Umlenkeinrichtung (9), beispielsweise in Form eines Flügelrades mit geschränkten Flügeln angebracht ist.
  3. 3. Einrichtung gemäß Anspruch 2, gekennzeichnet durch die Anordnung einer einstellbaren Drosselklappe (5) oder eines einstellbaren Schiebers im Lufteintritt.
  4. 4. Einrichtung gemäß Anspruch 2 - 3 dadurch gekennzeichnet, daß das @rennrau@@chr (3) und der Schornstein (13) als dies wandiges Keramikrohr oder aus aufeinandergesetzten Keramikrohrstücken ausgeführt sind und die Wandungen eingeschlossene Hchlräum@ oder in axialer Richtung verlaufende Bo enthalten@
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