DE19622530A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln insbesondere des Feuchtegehalts eines Meßgasstroms - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln insbesondere des Feuchtegehalts eines MeßgasstromsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln der Enthal
piedifferenz, die beim Abkühlen eines mit Wasserdampf belade
nen Gasstroms auf eine Temperatur unterhalb der Taupunkttempe
ratur entsteht, insbesondere zum Ermitteln dessen Wasserdampf
gehalts gemäß Anspruch 1, sowie eine hierzu geeignete Vor
richtung gemäß Anspruch 8.
Das Ermitteln der Enthalpiedifferenz eines mit Wasserdampf
beladenen Gasstroms, welche beim Abkühlen auf eine Temperatur
unterhalb der Taupunkttemperatur entsteht, ist zunächst eine
grundlegende physikalische Meßaufgabe, die es beispielsweise
gestattet, durch an sich bekannte physikalische Beziehungen
den Wasserdampfgehalt eines Gasstroms zu bestimmen. Große
technische Bedeutung hat diese Messung beispielsweise in der
Prozeßgas- und Immissionsmeßtechnik, wo neben einer Reihe
weiterer Bestandteile der Wasserdampf- (Feuchte-) Gehalt in
gasförmigen Medien, wie beispielsweise in Rauchgas, zu er
mitteln ist.
Ein weiteres konkretes Anwendungsfeld ist in der DE 32 24 506
C1, von der die Erfindung ausgeht, die Ermittlung der Wasser
dampfkonzentration in der Abluft von Trocknern genannt. Hier
nach ist es bekannt, eine Meßgasprobe einem Gaskühler mit
einem elektrischen Kühlelement zuzuführen und darin nährungs
weise den gesamten Wasserdampf auszukondensieren. Die Leistung
des elektrischen Kühlelements ist hierbei so bemessen, daß der
Meßgasstrom unter allen Umständen unter die Taupunkttemperatur
abgekühlt werden kann, um das vollständige Auskondensieren
auch bei hohem Feuchtegehalt und hoher Gastemperatur sicher
zustellen. Die Ermittlung des Feuchtegehalts geschieht da
durch, daß dem Gaskühler ein bekannter, konstanter Volumen
strom an Meßgas zugeführt wird. Im Gaskühler wird der Meßgass
trom soweit abgekühlt, daß alle bei der vorgewählten Tempera
tur, beispielsweise bei +5°C kondensierbaren Gase auskonden
sieren. Am Gasaustritt des Gaskühlers ist ein Gasdurchfluß
messer angebracht, der den Durchfluß der nunmehr trockenen
Meßgasprobe ermittelt. Somit kann durch Bilanzieren der ur
sprüngliche Gehalt an Wasserdampf berechnet werden.
Nachteilig bei dieser Messung ist der verhältnismäßig hohe
technische Aufwand, der zwar bei stationären Anwendungen, wie
im vorliegenden Fall der Prozeßüberwachung eines Tabak-Luft
stromtrockners hinnehmbar ist, nicht jedoch für eine Reihe
wichtiger Einsatzzwecke, beispielsweise bei tragbaren
Rauchgas-Analysegeräten, wie sie zur turnusmäßigen Überwachung
von Heizungsanlagen in Wohnhäusern benötigt werden.
Der vorliegenden Erfindung lag deshalb das Problem zugrunde,
Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art
zur Verfügung zu stellen, welche die genannten Meßaufgaben mit
möglichst einfachen Mitteln zuverlässig lösen. Insbesondere im
Hinblick auf mobile Einsatzzwecke sollte eine Vorrichtung
geschaffen werden, die äußerst kompakt und leicht gebaut ist,
um als Bestandteil einer transportablen Meßgas-Analyseeinheit
verwendet zu werden.
Gelöst wird dieses Problem durch ein Verfahren, welches die
Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Vorteilhafte Verfahrens
varianten sind in den Ansprüchen 2 bis 7 angegeben.
Das Problem wird weiterhin durch eine Vorrichtung gelöst, die
die Merkmale des Anspruchs 8 besitzt. Vorteilhafte Ausfüh
rungsformen der Vorrichtung sind durch die Ansprüche 9 bis 13
angegeben.
Die Erfindung beruht auf der Grundidee, die elektrische Lei
stungsaufnahme des Kühlelements zu erfassen und in die Be
rechnung der Enthalpiedifferenz bzw. des Wasserdampfgehalts
mit einzubeziehen. So wird die Leistungsaufnahme mit Zustands-
und Durchflußkenngrößen am Gaseintritt und am Gasaustritt des
Gaskühlers verknüpft.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich nicht nur für Ein
zelmessungen, sondern insbesondere auch für Messungen über
einen längeren Zeitraum bis hin zur permanenten Überwachung.
Hierzu werden zeitliche Änderungen der Zustands- und Durch
flußkenngrößen des Gasstroms und/oder der elektrischen Lei
stungsaufnahme des Kühlelements kontinuierlich erfaßt und
ausgewertet.
Zum Ermitteln der zeitlichen Änderungen (Schwankungen) der
Enthalpiedifferenz bzw. des Wasserdampfgehalts sind zwei Al
ternativen besonders vorteilhaft.
Bei einer ersten Alternative wird die Taupunkttemperatur am
Gasaustritt konstant gehalten, und zwar auf einem Wert un
terhalb der Temperatur des Gasstroms. Die zum Konstanthalten
der Temperatur erforderliche elektrische Leistungsaufnahme des
Kühlelements wird erfaßt und deren zeitliche Änderung (Schwan
kung) unmittelbar mit der zeitlichen Änderung der Enthalpie
differenz bzw. des Wasserdampfgehalts korreliert.
Gemäß einer zweiten Variante wird die elektrische Leistungs
aufnahme des Kühlelements konstantgehalten. Eine Änderung der
Enthalpiedifferenz bzw. des Wasserdampfgehalts bewirkt in
diesem Fall eine entsprechende Änderung der Temperatur am
Gasaustritt, die hierfür kontinuierlich erfaßt wird. Es ver
steht sich von selbst, daß die Temperatur am Gasaustritt in
jedem Fall unterhalb der Taupunkttemperatur des Gasstromes
liegen muß. Es ist deshalb erforderlich, über die elektrische
Leistungsaufnahme des Kühlelements die Temperatur am Gasaus
tritt zu Beginn der Messung soweit abzusenken, daß auch im
Extremfall, d. h. am oberen Ende des vorgesehenen Meßbereichs
die Temperatur am Gasaustritt im sicheren Abstand zur Tau
punkttemperatur bleibt.
Zum Kalibrieren (Abgleichen) wird in den Gaskühler eine de
finierte Wärmemenge eingebracht, die einer definierten Enthal
piedifferenz bzw. einem definierten Wasserdampfgehalt ent
spricht. Die hierdurch ausgelöste Reaktion des Gaskühlers wird
erfaßt und ausgewertet. Auf diese Weise wird für diesen Kali
brierpunkt eine Art Systemfaktor ermittelt, der die systembe
dingten Eigenheiten, wie beispielsweise Wärmeübergänge, Wärme
verluste, Wirkungsgrad des Kühlelements, Alterungseffekte und
dergleichen berücksichtigt. Durch ein mehrfach aufeinanderfol
gendes Wiederholen des Kalibriervorgangs für jeweils unter
schiedliche definierte Wärmemengen kann eine Kennlinie aufge
baut werden. Die Zahl der erforderlichen Kalibrierpunkte hängt
im wesentlichen von der Art der Kennlinie ab. Im Falle eines
linearen Verhaltens sind zwei Messungen mit unterschiedlicher
Wärmemenge ausreichend, wobei sich die Genauigkeit durch wei
tere Kalibriermessungen erhöhen läßt. Im Extremfall kann auch
ein Kalibrierpunkt ausreichend sein.
Zum Einbringen der Wärmemenge können Gasströme mit exakt be
kannten Zustandsgrößen, insbesondere mit bekannten Enthalpie-
bzw. Wasserdampfgehalten verwendet werden, mit denen der Gas
kühler beschickt wird. Auf diese Weise ist ein äußerst exakter
Kalibriervorgang möglich.
Eine besonders bevorzugte Verfahrensvariante besteht darin,
die Wärmemenge durch ein im Gaskühler integriertes Heizelement
einzubringen. Damit gelingt die Simmulation von Enthalpiedif
ferenzen bzw. Wasserdampfgehalten, ohne daß es irgendwelcher
Kalibriergasströme bedürfte. Das Kalibrieren kann somit intern
erfolgen, prinzipiell auch während Langzeitmessungen, wozu nur
kurzfristige Unterbrechungen der Messungen erforderlich sind.
Eine hierzu geeignete Vorrichtung kann aus einem an sich be
kannten Gaskühler mit einem elektrischen Kühlelement dadurch
aufgebaut werden, daß Meßeinrichtungen im Bereich des Gasein
tritts und des Gasaustritts zum Erfassen von Zustandsgrößen
und Durchflußkenngrößen des Gasstroms, beispielsweise der
Temperatur, des Drucks und des Volumenstroms, vorgesehen wer
den.
Darüber hinaus sind Meßeinrichtungen zum Erfassen der elek
trischen Leistungsaufnahme des Kühlelements erforderlich,
sofern diese nicht ohnehin bereits vorhanden sind. Schließlich
muß eine Auswerteeinrichtung vorhanden sein, in der die elek
trische Leistungsaufnahme des Kühlelements mit den Zustands
größen und den Durchflußkenngrößen des Gasstroms am Gasaus
tritt und am Gaseintritt miteinander in Beziehung gesetzt
werden. Als Auswerteeinrichtung dient in der Regel eine Mikro
prozessoreinheit.
Von Vorteil ist weiterhin, daß in den meisten der hierfür
vorgesehenen Anwendungsfälle ein derartiger Gaskühler ohnehin
vorgesehen ist, der als Kondensatabscheider das Meßgas aufbe
reiten muß. Er übernimmt damit ohne besonderen zusätzlichen
Aufwand eine weitere Meßaufgabe, nämlich das Ermitteln der
Enthalpiedifferenz bzw. des Wasserdampfgehalts des Meßgas
stroms. Bevorzugt wird als Kühlelement ein Peltier-Element
verwendet, welches ohne bewegliche Bauteile auskommt und des
halb besonders wartungsarm und unempfindlich gegen Verschmut
zung ist. Dieser Aspekt ist insbesondere bei der Rauchgas
analyse von Bedeutung, da die dort vorhandenen Ruß- und
Staubpartikel eine hohe Verschmutzung verursachen. Weiterhin
sind im Abgas aggressive Bestandteile, beispielsweise Chlor
oder Fluor vorhanden, gegen die ein ausreichender Schutz vor
zusehen ist. Schließlich besitzt das Meßgas in der Regel eine
hohe Temperatur, die teilweise bis zu 1500°C betragen kann.
Hier zeigt sich, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung erhebli
che Vorteile gegenüber anderen Konzepten aufweist und aufgrund
des einfachen und robusten Aufbaus die Messung auch unter
Extrembedingungen zuläßt.
Bevorzugt ist im Gaskühler ein Heizelement integriert, um
einen einfachen Kalibriervorgang zu ermöglichen. Hierfür eig
net sich insbesondere eine Heizpatrone, die aufgrund ihres
kompakten Aufbaus besonders einfach in den Gaskühler zu inte
grieren ist.
Für die Praxis hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Heiz
leistung des Heizelements in mehreren Stufen einstellbar zu
gestalten, wobei jede Stufe eine exakte reproduzierbare Heiz
leistung repräsentiert.
Für den konkreten Anwendungsfall einer tragbaren Rauchgas
analyseeinheit hat es sich als vorteilhaft erwiesen, eine
Heizpatrone zu verwenden, deren Leistung im Bereich von 1,0 W
bis 15 W in 5 Stufen einstellbar ist. Damit können Taupunkt
temperaturen im Gaskühler zwischen ca. 10°C und 80°C simuliert
werden. Der Selbstabgleich des Systems ist mit minimalem Auf
wand möglich.
Die Erfindung wird nachstehend näher anhand der in den Figuren
schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert.
Es zeigen
Fig. 1 den allgemeinen Aufbau der Vorrichtung und
Fig. 2 einen erfindungsgemäß modifizierten Gaskühler.
Gemäß Fig. 1 wird ein kontinuierlich entnommener Meßgasstrom
über ein Gaszuführungsrohr 5 einem Gaskühler 1 zugeführt. Im
Bereich des Gaszuführungsrohres 5 werden in nicht näher dar
gestellter Art und Weise Zustandsgrößen und Durchflußkenn
größen des Meßgasstroms, beispielsweise die Temperatur T1, der
Druck P1 oder der Volumenstrom V1, erfaßt und einer nicht
näher dargestellten Auswerteeinheit zugeführt.
Der Meßgasstrom wird durch den Gaskühler 1 hindurchgeleitet
und abgekühlt. Hierzu ist im Gaskühler 1 ein Peltierelement 20
vorgesehen, welches ebenfalls mit der Auswerteeinheit verbun
den ist und dessen elektrische Leistungsaufnahme ebenfalls
erfaßt und ausgewertet wird.
Bei dem Durchtritt durch den Gaskühler 1 wird der Meßgasstrom
auf eine Temperatur abgekühlt, die unterhalb der Taupunkt
temperatur liegt. Hierdurch kondensiert der Wasserdampf zu
Wasser, welches den Gaskühler 1 über eine Kondensatleitung 14
verläßt. Das Meßgas verläßt den Gaskühler 1 über das Gasabfüh
rungsrohr 6, wobei wiederum durch nicht näher gezeichnete
Meßeinrichtungen Zustands- und Durchflußkenngrößen, beispiels
weise die Temperatur T2, der Druck P2 oder der Volumenstrom
V2, erfaßt und der Auswerteeinrichtung zugeleitet werden.
Das Peltierelement 20 wird so geregelt, daß die Temperatur auf
einem konstanten Niveau gehalten wird. Die aus den Zustands-
und Durchflußkenngrößen in der Auswerteeinrichtung ermittelte
Enthalpiedifferenz bzw. der ermittelte Wasserdampfgehalt, kann
Schwankungen unterliegen. Für den eingangs beschriebenen Fall,
daß die Temperatur im Gasaustritt konstant gehalten wird,
äußert sich dies in einer zeitlichen Änderung der erforderli
chen Kühlleistung.
Zum Kalibrieren ist im Gaskühler 1 ein Heizelement in Form
einer Heizpatrone 23 integriert. Zum Kalibrieren wird der
Meßgasstrom unterbrochen und über die Heizpatrone 23 ein de
finierter Wärmeeintrag in den Gaskühler 1 eingespeist. Die
komplette Kennlinie wird durch mehrere Abgleichpunkte er
stellt.
Die konkrete Realisierung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist in Fig. 2 dargestellt.
Ein Kühlblock 2 wird von außen über ein Peltierelement 20
gekühlt. Das Peltierelement 20 ist in an sich bekannter Weise
über elektrischen Leitungen 21 mit einer Auswerteeinrichtung
verbunden. Das Peltierelement 20 ist mit seiner Kaltseite im
flächigen Kontakt mit dem Kühlblock 2 und mit seiner Warmseite
im flächigen Kontakt mit einer Kühlschiene 18 verbunden. Zur
optimalen Wärmeabfuhr an die Umgebung weist die Kühlschiene 18
eine Vielzahl von Lamellen 19 auf.
Der Kühlblock 2 hat die Grundform eines vertikal angeordneten
Quaders mit rechteckigem Grundriß. Er weist eine vertikal
verlaufende, zylinderförmige Ausnehmung 3 auf, die an ihrem
unteren Ende in einen konusförmigen Abschnitt übergeht. Nach
oben hin ist die Ausnehmung 3 durchgehend ausgeführt. Die
Ausnehmung 3 ist mit einem Stopfen 9 nach oben hin verschlos
sen. Er weist einen elastisch nachgebenden Dichtring 10 auf,
der für einen gasdichten Abschluß zwischen dem Stopfen 9 und
dem Kühlblock 2 am oberen Ende der Ausnehmung 3 sorgt.
Durch den Stopfen 9 ist ein Gaszuführungsrohr 5 geführt, wel
ches oben koaxial in die Ausnehmung 3 mündet. Es erstreckt
sich bis in die Nähe des unteren Endes der Ausnehmung 3, so
daß zwischen dem Gaszuführungsrohr 5 und der Wandung der Aus
nehmung 3 ein Ringraum 3a entsteht. In dem Bereich des Rin
graums 3a mündet oben ein Gasabführungsrohr 6. Das Gasabfüh
rungsrohr 6 ist ebenfalls im Stopfen 9 angeordnet. Es durch
dringt den Stopfen 9 axial und überragt diesen nach außen
zumindest soweit, daß ein hier nicht näher dargestelltes An
schlußorgan, beispielsweise in Form einer Schlauchkupplung,
angebracht bzw. ein Schlauch unmittelbar aufgesteckt werden
kann. Das Gaszuführungsrohr 5 ist im vorliegenden Fall im
wesentlichen in radialer Richtung durch den Stopfen 9 hindurch
nach außen geführt und überragt diesen in analoger Weise wie
das Gasabführungsrohr 6, um den Anschluß an eine das Meßgas
führende Zuleitung, beispielsweise an einen beheizbaren Meß
gasschlauch mit Sondenrohr, zu ermöglichen.
Das Gaszuführungsrohr 5 trägt im Bereich der Ausnehmung mehre
re Verwirbelungskörper 8. Diese haben die Form von Kegelstümp
fen, die jeweils paarweise und koaxial zueinander angeordnet
sind. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind drei solcher
Doppel-Kegelstumpf-Anordnungen vorgesehen. Dadurch wird be
wirkt, daß das im Ringraum 3a aufwärts strömende Gas keine
geordnete Rohrströmung ausbilden kann. Durch die mehrfache
Aufeinanderfolge von Querschnittsverengung und -erweiterung
kommt es zu starken Verwirbelungen, die den Wärmeübergang
zwischen Gas und Wandung erheblich verbessern.
Das Gaszuführungsrohr 5 einschließlich der daran angeordneten
Verwirbelungskörper 8 ist mit dem Stopfen 9 fest verbunden.
Damit können insbesondere die Oberflächen der Verwirbelungs
körper 9 auf einfache Art und Weise gereinigt werden. Vorteil
hafterweise werden die genannten Komponenten einstückig in
Form eines Kunststoff-Spritzgießteils ausgeführt. Auch können
der Verwirbelungskörper 8 und der Stopfen 9 als Drehteil ge
fertigt sein.
Besondere Bedeutung kommt der Beschichtung 4 der Wandung der
Ausnehmung 3 zu. Durch eine geeignete Wahl des Materials und
der Beschichtungsdicke ist sichergestellt, daß die Wandung des
Kühlblocks 2 im gasbeaufschlagten Bereich zuverlässig ge
schützt wird, ohne den Wärmeübergang nennenswert zu beein
trächtigen. Als geeignetes Material für die Beschichtung 4
haben sich Kunststoffe, wie beispielsweise RILSAN® oder TEFLON®
bewährt, die in einer Dicke von etwa 300 µ aufgetragen sind.
Sie sind gegenüber den aggressiven Bestandteilen des Gases
inert und besitzen eine ausreichende Haftfähigkeit, insbeson
dere im Bezug auf Aluminium, welches bevorzugt für die Her
stellung des Kühlblocks 2 dient. Die Schichtdicke in der ange
gebenen Größenordnung gewährleistet bei den genannten und mit
diesen vergleichbaren Werkstoffen eine ausgezeichnete Wärme
leitfähigkeit, so daß sich ein hervorragender Wirkungsgrad für
den gesamten Gaskühler realisieren läßt.
Das untere Ende der Ausnehmung 3 ist konisch bzw. kegelförmig
gestaltet, damit die an der Wandung herabfließenden Konden
sattropfen zu der an der tiefsten Stelle der Ausnehmung 3
angeordneten Öffnung 7 abfließen können. Die Öffnung 7 dient
zur Kondensatabführung und kann in an sich bekannter Weise
gestaltet sein. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist
die Öffnung 7 nicht unmittelbar als Bohrung im Kühlblock 2
ausgeführt, sondern im Form einer in einem Stopfen 11 ange
brachten Bohrung. Am Stopfen 11 ist in radialer Richtung ein
Stutzen 13 angebracht, der in die Bohrung mündet und die nach
außen führenden Kondensatleitung 14 aufnimmt. Der Stopfen 11
ist mittels einer elastisch nachgebenden Dichtung 12 in einer
korrespondierenden Öffnung des Kühlblocks 2 angebracht.
Der Kühlblock 2 ist im wesentlichen vollständig von einem
Isoliermantel umgeben, der hier aus drei Einzelteilen besteht.
Eine Trennwand 15 trennt den Kühlblock 2 von der Kühlschiene
18. Die Trennwand 15 weist im Bereich des Peltierelements 20
eine Ausnehmung auf, in welcher ein absatzartiger Vorsprung 22
des Kühlblocks 2 hineinragt und die Kontaktfläche mit der
Kaltseite des Peltierelements 20 bildet.
Zwei weitere Isolierelemente umfassen den Kühlblock 2 an den
übrigen Seiten. Das Unterteil 17 wird von der Kondensatleitung
19 und von den Anschlußleitungen 21 des Peltierelements 20
durchsetzt. Das Oberteil 16 ist so gestaltet, daß es leicht
abgenommen werden kann, um den Stopfen 9 vom Kühlblock 2 zu
Reinigungszwecken abnehmen zu können.
Der Isoliermantel 15, 16, 17 verbessert nochmals den Wir
kungsgrad des Gaskühlers, da er den Wärmeübergang vom Kühl
block 2 zur Umgebung weitgehend unterbindet.
Im Inneren des Gaskühlers 1 ist eine Heizpatrone 23 angeord
net, die dem vorstehend näher beschriebenen Kalibriervorgang
dient.
Aus dem vorstehenden ergibt sich, daß ein an sich handels
üblicher Gaskühler durch den Einbau eines ebenfalls handels
üblichen Heizelements zur Ermittlung insbesonderes des Feuch
tegehaltes des Meßgases verwendet werden kann. Die herfür
erforderlichen Meßeinrichtungen im Bereich des Gaseintritts
und Gasaustritts sind übliche Sensoren, die sich ohne weiteres
in den genannten Bereichen anbringen lassen. Auf deren ex
plizite Darstellung und Beschreibung kann deshalb an dieser
Stelle verzichtet werden.
Bezugszeichenliste
1 Gaskühler
2 Kühlblock
3 Aussparung
3a Ringraum
4 Beschichtung
5 Gaszuführungsrohr
6 Gasabführungsrohr
7 Öffnung
8 Verwirbelungskörper
9 Stopfen
10 Dichtung
11 Stopfen
12 Dichtung
13 Stutzen
14 Kondensatleitung
15 Trennwand (Isolierung)
16 Oberteil (Isolierung)
17 Unterteil (Isolierung)
18 Kühlschiene
19 Lamelle
20 Peltierelement
21 Elektrische Leitung
22 Vorsprung
23 Heizpatrone
2 Kühlblock
3 Aussparung
3a Ringraum
4 Beschichtung
5 Gaszuführungsrohr
6 Gasabführungsrohr
7 Öffnung
8 Verwirbelungskörper
9 Stopfen
10 Dichtung
11 Stopfen
12 Dichtung
13 Stutzen
14 Kondensatleitung
15 Trennwand (Isolierung)
16 Oberteil (Isolierung)
17 Unterteil (Isolierung)
18 Kühlschiene
19 Lamelle
20 Peltierelement
21 Elektrische Leitung
22 Vorsprung
23 Heizpatrone
Claims (13)
1. Verfahren zum Ermitteln der Enthalpiedifferenz, die beim
Abkühlen eines mit Wasserdampf beladenen Gasstroms auf
eine Temperatur unterhalb der Taupunkttemperatur ent
steht, insbesondere zum Ermitteln dessen Wasserdampf
gehalts (Feuchtemessung), unter Verwendung eines Gasküh
lers (1) mit einem elektrischen Kühlelement (2), der im
Bereich des Gaseintritts (5) und des Gasaustritts (6)
Meßeinrichtungen zum Erfassen von Zustandsgrößen und
Durchflußkenngrößen des Gasstroms und zum Weiterleiten an
eine Auswerteeinrichtung versehen ist, wobei die elek
trische Leistungsaufnahme des Kühlelements (2) erfaßt und
mit den Zustandsgrößen und den Durchflußkenngrößen des
Gasstroms am Gaseintritt (5) und am Gasaustritt (6) in
Beziehung gesetzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
zeitliche Änderungen der Zustandsgrößen und Durchfluß
kenngrößen des Gasstroms und/oder der elektrischen Lei
stungsaufnahme des Kühlelements (2) erfaßt und ausge
wertet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
bei konstantgehaltener Temperatur (T2) am Gasaustritt
(6), die unterhalb der Taupunkttemperatur des Gasstroms
liegt, die zeitliche Änderung der elektrischen Leistungs
aufnahme des Kühlelements (2) erfaßt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
bei konstantgehaltener Leistungsaufnahme des Kühlelements (2)
die zeitliche Änderung der Temperatur (T2) am Gasaus
tritt (6) erfaßt wird.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß zum Kalibrieren mehrfach aufeinand
erfolgend in den Gaskühler (1) eine definierte Wärmemenge
jeweils unterschiedlicher Höhe, die einer definierten
Enthalpiedifferenz bzw. einem definierten Wasserdampf
gehalts entspricht, eingebracht und die hierdurch ausge
löste Reaktion des Gaskühlers (1), d. h. die erforderliche
Leistungsaufnahme des Kühlelements (2) bzw. der Tempera
turanstieg am Gasaustritt (6) erfaßt und zu einer Kenn
linie ausgewertet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
zum Kalibrieren Gasströme mit exakt bekannten Zustands
größen, insbesondere mit bekannten Wasserdampfgehalten,
verwendet werden.
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
die Wärmemenge durch ein im Gaskühler (1) integriertes
Heizelement (23) erzeugt wird.
8. Vorrichtung zum Ermitteln der Enthalpiedifferenz, die
beim Abkühlen eines mit Wasserdampf beladenen Gasstroms
auf eine Temperatur unterhalb der Taupunkttemperatur
entsteht, insbesondre zum Ermitteln dessen Wasserdampf
gehalts (Feuchtemessung), mit einem ein elektrisches
Kühlelement (2) aufweisenden Gaskühler (1), gekennzeich
net durch
- - Meßeinrichtungen im Bereich des Gaseintritts (5) und des Gasaustritts (6) zum Erfassen von Zustandsgrößen und Durchflußkenngrößen des Gasstroms,
- - Meßeinrichtungen zum Erfassen der elektrischen Leistungs aufnahme des Kühlelements (2), und
- - eine Auswerteeinrichtung, in der die elektrische Leistungsaufnahme mit den Zustandsgrößen und den Durch flußkenngrößen des Gasstroms am Gasaustritt (6) und am Gaseintritt (5) in Beziehung gesetzt wird.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
das Kühlelement (2) ein Peltierelement ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, gekennzeichnet durch
ein im Gaskühler (1) integriertes Heizelement (23).
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß
das Heizelement (23) eine Heizpatrone ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Heizleistung des Heizelements (23) in
mehreren Stufen einstellbar ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß
die Heizleistung, vorzugsweise in 5 Stufen, zwischen
1,0 W und 15 W einstellbar ist.
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19622530A DE19622530A1 (de) | 1996-06-05 | 1996-06-05 | Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln insbesondere des Feuchtegehalts eines Meßgasstroms |
EP97108858A EP0811837B1 (de) | 1996-06-05 | 1997-06-03 | Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln insbesondere des Feuchtgehalts eines Messgasstroms |
DE59712517T DE59712517D1 (de) | 1996-06-05 | 1997-06-03 | Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln insbesondere des Feuchtgehalts eines Messgasstroms |
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