DE1956413A1 - Verfahren zur Messung der Enthalpie von Nassdampf und Einrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens - Google Patents

Description

• Verfahren zur Messung der Enthalpie von Nassdampf und Einrichtung zur DurchfUhrung des Verfahrens Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung der Enthalpie von Nassdampf und eine Einrichtung zur Durchftihrung dieses Verfahrens. Bekannte Messverfahren dieser Art beruhen beispielsweise darauf, dass der Nassdampf durch elektrische Wärmezufuhr überhitzt und aus Energiezufuhr und Temperaturen die Enthalpie bestimmt wird, oder dass dem Nassdampf Luft von bekannter Entäalpie und Feuchte zugemischt wird und durch Messung dieser Werte nach der Mischung die Enthalpie des Nassdampfes errechnet wird.
• Die direkte Kontrolle der vollständigen Verdampfung ist sehr schwierig und erfordert eine Eichung in Nassdampf bekannter Eigenschaften, was weitere Probleme aufwirft. Es sind hierzu umfangreiche und komplizierte Messeinrichtungen notwendig. Bei der Mischung mit Luft ergeben sich ähnliche Schwierigkeiten. Schon die Durchführung einer vollkommenen Mischung lässt zusätzliche Probleme entstehen, und die Messung der Luftfeuchte nach der Mischung bei tiefen DrUcken bereitet weitere Schwierigkeiten. Die Folge davon ist, dass die Messergebnisse und die Resultate nicht die erforderliche Genauigkeit aufweisen.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit relativ einfachen Messmethoden einen hohen Genauigkeitsgrad bei der Bestimmung der Enthalpie von Nassdampf zu erreichen. Die erfindungsgemässe Lösung der Aufgabe besteht darin, dass der Dampf durch Mischung mit Wasser kondensiert wird und die an der Mischung beteiligten Dampf- und Wassermenge sowie die Temperaturdifferenz des Wassers vor und nach der Mischung mit dem Dampf bestimmt werden, woraus sich durch Aufstellung der Massen- und Energiebilanz die Enthalpie des Nassdampfes bestimmen lässt.
• Eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens ist gekennzeichnet durch einen Strahlsauger zur Ansaugung des Nassdampfes, der mit Wasser betrieben wird, das ihm durch eine Pumpe über eine Mengenmessvorrichtung zugeführt wird, ferner gekennzeichnet durch eine Messvorrichtung für die aus dem Strahlsauger austretende Wassermenge, die nun auch das Kondensat des Nassdampfes enthält, und durch eine Vorrichtung zur Bestimmung der Temperaturdiffe.renz des Wassers zwischen Ein- und Austritt des Strahlsaugers.
• Das erfindungsgemässe Verfahren erlaubt eine exakte Ermittlung der Enthalpie von Nassdampf, wobei durch die Ueberführung des Dampfes in Wasser sämtliche Grössen in der Wasserphase gemessen werden,können. Die Messeinrichtung kann mit Uberhitztem Dampf bekannter Enthalpie geeicht werden, da bei der Zustandsänderung von Uberhitztem Dampf zu Wasser das Nassdampfgebiet durchfahren werden muss. Somit ist die erfindungsgemässe Einrichtung eichbar. - Aus der Enthalpie und dem Druck lässt sich der Zustandspunkt im Nassdampfgebiet bestimmen. Damit ist z.B. bei Nassdampfturbinen die Erfassung eines dreidimensionalen Strömungsfeldes und der.
• Nässeverteilung, somit eine Kontrolle ihres thermodynamischen Verhaltens möglich, und auftretende Erosionsschäden können besser beurteilt und wenigstens teilweise vermieden werden.
• In der beigefügten Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Einrichtung schematisch dargestellt. Aus der Leitung 1 wird Nassdampf durch das aus Innenrohr 2-und Mantelrohr 3 bestehende Ansaugrohr vom Strahlsauger 4 isokinetisch angesaugt, dem Wasser durch die Pumpe 5 aus dem Behälter 6 unter Druck zugeführt wird. Zur Bestimmung dieser Wassermenge dient die Messdüse 7. Das aus dem Strahlsauger 4 austretende Wasser fliesst wieder in den Behälter 6 zurUck, der auf einer Präzisionswaage 8 angeordnet ist. Somit ist der Kreislauf des Wassers fUr den Betrieb des Strahlsaugers geschlossen. Die Temperaturen des Wassers am Ein- und Austritt des Strahlsaugers werden durch die Thermometer 9 bzw. 10 gemessen oder es wird mit Hilfe einer Differenzschaltung der Thermoelemente 11 und 12 die Temperaturdifferenz am Anzeigegerät 13 festgestellt. Ferner ist noch eine Kühlvorrichtung 14 vorhanden, um eine gleichbleibende Temperatur des Wassers im Behälter 6 aufrechtzuhalten oder bei tiefen DampfdrUcken die Wassertemperatur auf ein entsprechend tiefes Temperaturniveau herunterzudühlen. Die Wassertemperatur muss verständlicherweise kleiner als die zum jeweiligen Dampfdruck gehörige Sättigungstemperatur sein, weil sonst eine Kondensation des Dampfes nicht möglich wäre.
• Im Strahlsauger 4 wird der angesaugte Dampf durch Mischung mit dem-Wasser kondensiert, dessen Masse somit am Austritt aus dem Strahlsauger am das Kondensat des Dampfes vermehrt ist. Diese Massenzunahme wird mit der Waage 8 festgestellt. Durch die freiwerdende Kondensationswärme des Dampfes erfährt das Wasser eine Temperaturzunahme, die als Differenz der Thermometermessungen t1 und t2 am Ein- und Austritt des Strahlsaugers bestimmt oder am Anzeigegerät 13 als jit direkt abgelesen werden kann.
• Damit sind alle notwendigen physikalischen Grössen bekannt und es kann aus der Aufstellung einer Massen- und Energiebilanz die Totalenthalpie des Nassdampfes wie folgt bestimmt werden: mD ml 3nS mDHD + m1h1 = m2h2 Daraus: Darin bedeuten: 2 ... Totalenthalpie des Nassdampfes mD i. angesaugte Nassdampfmenge ml,m2 .... Wassermenge vor und nach der Mischung hl,h2 .... Enthalpie des Wassers vor und nach der Mischung tl,t2 .... Temperatur des Wassers vor und nach der Mischung iNt .... Temperaturdifferenz.des Wassers vor und nach der Mischung .... mittlere spezifische Wärme des Wassers entsprechend cw den Temperaturen t1 und t2 Voraussetzung für eine einwandfreie Messung der Enthalpie ist, dass der Nassdampf auf dem Strömungsweg von der Entnahmestelle bis zum Strahlapparat praktisch keine Wärme verliert, d.h. mit vernachlässigbar kleinen Verlusten tranSportiert wird. Eine Lösungsmöglichkeit dafür ist in der Zeichnung dargestellt. Das Innenrohr 2 des Ansaugerohres wird vom Mantelrohr 3 konzentrisch umhUllt. Nicht nur im Innenrohr, sondern auch im Mantelrohr strömt Nassdampf, und zwar sind die Strömungsquerschnitte und die Absaugenergie für das Mantelrohr derart bemessen, das in jedem gedachten Schnitt im Innen- und im Mantelrohr der gleiche Druck herrscht. Obwohl der Nassdampf im Mantelrohr nach auSsbn Wärme abgibt,was einer Enthalpieabnahme des Dampfes entspricht, ist im Nassdampfgebiet wegen der gleichen Drücke in beiden Rohren Temperaturgleichheit gegeben. Dadurch wird ein Wärmeaustausch vom Dampf des einen Rohres zum anderen Rohres verhindert und die zu messende Enthalpie wird nicht verfälscht.

Claims (4)

1. Patentansprüche

   Verfahren zur Messung der Enthalpie von Nassdampf, dadurch gekennzeichnet, dass der Dampf durch Mischung mit Wasser kondensiert wird und die an der Mischung beteiligten Dampf und Wassermengen sowie die Temperaturdifferenz des Wassers vor und nach der Mischung mit dem Dampf bestimmt werden, woraus sich durch AuSstellung der Massen- und Energiebilanz die Enthalpie des Nassdampfes bestimmen lässt.
2. 2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Strahlsauger (4)zur Ansaugung des Nassdampfes, der mit Wasser betrieben wird, das ihm durch eine Pumpe (5) über eine Mengenmessvorrichtung (7) zugeführt wird, ferner gekennzeichnet durch eine Messvorrichtung (8) für die aus dem Strahlsauger (4) austretende Wassermenge, die nun auch das Kondensat des Nassdampfes enthält, und durch eine Vorrichtung (9,10 bzw. 11,12,13) zur Bestimmung der Temperaturdifferenz des Wassers zwischen Ein - und Austritt des Strahlsaugers (4).
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen geschlossenen Kreislauf des Wassers für den Betrieb des Strahlsaugers (4).
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch ein doppelwandiges Ansaugrohr für den Nassdampf, dessen Innenrohr (2) zum Strahlsauger (4) und dessen Mantelrohr. (3) zu einer Absaugstelle führt, L e e r s e i t e