DE19632529A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Messung des Gasanteiles in einem mehrphasigen Fluid - Google Patents
Vorrichtung und Verfahren zur Messung des Gasanteiles in einem mehrphasigen FluidInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bestimmung des Gasanteiles in
einem mehrphasigen Fluid, bestehend aus einer Flüssigkeits- und einer Gasphase.
Durch die EP-B 0504178 ist eine Vorrichtung zur Messung der volumetrischen Anteile von
Flüssigkeit und Gas in einem mehrphasigen Fluid bekannt. Es findet eine Meßkammer mit
einem Verdrängerelement Verwendung, wobei die Ein- und Ausgänge der Meßkammer durch
Ventile absperrbar sind. Durch Verdichten eines in der Meßkammer befindlichen mehrphasigen
Fluids und mit Hilfe von Weg- und Drucksensoren sowie Rechenmittel werden die Anteile von
Gas und Flüssigkeit ermittelt. Diese Vorrichtung weist den folgenden Nachteil auf, daß eine
kontinuierliche Messung in einer mehrphasigen Strömung aufgrund des Ablaufes dieser
Messung nicht möglich ist. Außerdem erweist sich die Entnahme einer repräsentativen
Strömungsprobe in Anbetracht der vielen verschiedenen Strömungsformen als sehr schwierig.
Es sind andere Meßvorrichtungen bekannt, die nach dem Prinzip der vergleichenden
Dichtemessung funktionieren. Dabei wird ebenfalls eine Probe des Meßgutes der Strömung
entnommen und die mittlere Dichte bestimmt. Bei Kenntnis der Dichte der Einzelkomponenten
kann auf den Gasvolumenanteil der Probe geschlossen werden. Bei einer solchen
Meßvorrichtung kann die Bestimmung des Gasgehaltes erst nach der Messung der Dichte, die
aufgrund von Gasbläschen zusätzlich erschwert wird, erfolgen. Ein weiteres Problem ergibt die
Entnahme einer repräsentativen Probe aus der Strömung sowie die Messung bei höher
viskosen Flüssigkeiten. Bekannt ist auch eine Vorrichtung zur vergleichenden Dichtemessung
nach dem Prinzip der Kernstrahlungsmethode, wobei sich die Problematik der Anwendung
direkt aus der Handhabung der notwendigen radioaktiven Präparate ergibt.
Weiterhin kann der Gasgehalt in einem mehrphasigen Fluid auch durch Messung der sich
einstellenden Viskosität erfolgen, da sich die Viskosität in Abhängigkeit des Gasgehaltes im
Gemisch ändert. Die Messung der Viskosität eines mehrphasigen Fluid erweist sich mittels der
üblichen Kapillarviskosimeter als schwierig, da die auftretenden Gasbläschen die Kapillare
verstopfen können. Außerdem ist ein solches Meßverfahren für den kontinuierlichen
Meßeinsatz nicht geeignet. Eine weitere Bauart, das Rotationsviskosimeter ist zwar für den
kontinuierlichen Meßeinsatz ausgeführt, führt dabei allerdings zu einer erheblichen
Beeinflussung der Strömung, was sich in verschiedenen Anlagen, z. B. vor einer Pumpe, als
stark nachteilig auswirken kann.
Der Gasgehalt in einem mehrphasigen Fluid kann auch mit Hilfe von optischen Verfahren
ermittelt werden. Hierzu muß die Flüssigkeitskomponente jedoch eine gewisse optische
Transparenz aufweisen. Ein Problem bei der Nutzung der optischen Meßverfahren ergibt sich
aus auftretenden Fensterverschmutzungen, die in technischen Anwendungen häufig nicht
ausgeschlossen werden können. Für kontinuierliche Messungen scheidet daher dieses
Verfahren aus.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, für mehrphasige Strömungen eine Vorrichtung zur
Bestimmung eines Gasanteiles zu entwickeln, welche bei einfachem Aufbau eine
kontinuierliche, präzise Messung gewährleistet. Die Lösung des Problems sieht vor, daß ein
elektrischer Kondensator von einem mehrphasigen Fluid durchströmbar ist, Mittel zur
Bestimmung der Kondensatorkapazität beim Durchfluß von mehrphasigen Fluiden vorhanden
sind und weitere Mittel zum Vergleich dieser Kondensatorkapazität mit den Kapazitäten des
Kondensators beim Durchströmen von einphasigen Fluidbestandteilen angeordnet sind.
Diese Meßvorrichtung kann in strömungstechnischen Anlagen, z. B. in bio- und
verfahrenstechnischen Anlagen zur Prozeßsteuerung und Überwachung eingesetzt werden.
Mit der Erfindung werden die zuvor genannten Schwierigkeiten bei den bekannten
Meßvorrichtungen behoben. Von einem zu messenden mehrphasigen Fluid sind die einphasigen
Fluidbestandteile bekannt. Bei einem Eichvorgang kann der Kondensator von den reine
einphasigen Fluidbestandteilen durchströmt und dabei die jeweilige Kapazität ermittelt werden.
Diese Kapazitäten können auch durch die Auslegung des Kondensators und bei bekannten
spezifischen Dielektrzitätskonstanten rechnerisch ermittelt werden. Diese Meß-
Auslegungswerte lassen sich in Form von Eichkurven, Tabellen oder in elektrischen Speicher-
und Rechenmedien hinterlegen. Die Messung eines mehrphasigen Fluides beim Durchfluß
durch den Kondensator ergibt Kapazitätswerte, deren Vergleich mit den entsprechenden
Kapazitätswerten beim Durchströmen mit einphasigen Fluidbestandteile eine genaue
Bestimmung des jeweiligen Gasgehaltes erlaubt. Eine solche Messung kann kontinuierlich und
zeitgleich mit dem Durchfluß erfolgen. Der Vergleich der Kapazitätswerte ist mit bekannten
technischen Mittel möglich.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß Anzeigemittel das Vergleichsergebnis der
Kondensatorkapazität als Gasgehalt darstellen. Dies kann mit Hilfe von bekannten
Signallampen, Displays, analogen oder digitalen Anzeigemitteln erfolgen.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung durchströmt ein zu messendes mehrphasiges
Fluid ganz oder teilweise einen elektrischen Kondensator, wobei nach der Gleichung
mit: ε₀ = elektrische Feldkonstante = 8,85418782 * 10¹²AsV-1m-1
A = wirksame Kondensatorfläche [m²]
d = Abstand der Kondensatorflächen [m]
Cgem = gemessene Kapazität dieses Kondensator [F] beim Durchströmen mit mehrphasigem Fluid
x = Gasvolumenanteil des mehrphasigen Fluides [-], Wertebereich 0 . . . 1
εr = spezifische Dielektrizitätskonstante [-]
εr,Gas= spezifische Dielektrizitätskonstante der Gasphase [-]
εr,Flüssigkeit = spezifische Dielektrizitätskonstante der Flüssigkeitsphase [-]
εr,Gas ≠ εr,Flüssigkeit
aus der gemessenen Kapazität Cgem, wobei Cgem dem allgemeinen Ansatz Cgem = ε₀ εr * A/d
genügt, der volumetrische Gasgehalt x im mehrphasigen Fluid bestimmbar ist. Dabei ist der Gasvolumenanteil wie folgt definiert:
A = wirksame Kondensatorfläche [m²]
d = Abstand der Kondensatorflächen [m]
Cgem = gemessene Kapazität dieses Kondensator [F] beim Durchströmen mit mehrphasigem Fluid
x = Gasvolumenanteil des mehrphasigen Fluides [-], Wertebereich 0 . . . 1
εr = spezifische Dielektrizitätskonstante [-]
εr,Gas= spezifische Dielektrizitätskonstante der Gasphase [-]
εr,Flüssigkeit = spezifische Dielektrizitätskonstante der Flüssigkeitsphase [-]
εr,Gas ≠ εr,Flüssigkeit
aus der gemessenen Kapazität Cgem, wobei Cgem dem allgemeinen Ansatz Cgem = ε₀ εr * A/d
genügt, der volumetrische Gasgehalt x im mehrphasigen Fluid bestimmbar ist. Dabei ist der Gasvolumenanteil wie folgt definiert:
mit: QGas = Volumenstrom der Gasphase [m³/s]
QFlüssigkeit = Volumenstrom der Flüssigkeitsphase [m³/s].
QFlüssigkeit = Volumenstrom der Flüssigkeitsphase [m³/s].
Der wesentliche Vorteil liegt in der Unabhängigkeit des Meßergebnisses von der Verteilung
der beiden Phasen Flüssigkeit und Gas in der Strömung des mehrphasigen Fluids und in der
Möglichkeit des kontinuierlichen Meßeinsatzes. Damit erfolgt eine elektrostatische
Gasanteilmessung in einer Mehrphasenströmung mit flüssiger und gasförmige Phase mittels
einer Vorrichtung, wonach ein zu messendes mehrphasiges Fluid ganz oder teilweise
mindestens ein die Kapazität messenden Kondensator durchströmt. Für die jeweilige Messung
müssen die spezifischen Dielektrizitätskonstanten der Flüssigkeits- und der Gasphase
unterschiedlich sein.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn eine spezifische Dielektrizitätskonstante εr,Flüssigkeit
der Flüssigkeitsphase, mit 1,0 < εr,Flüssigkeit 80 und eine spezifische Dielektrizitätszahl εr,Gas des
Gasphase, mit 1,0 < εr,Gas 80 Verwendung findet. Bei gleichzeitiger Messung des
Gesamtvolumenstromes Qgesamt, des Druckes p und der Temperatur T in der Meßvorrichtung
ist es auch möglich, über die allgemeine Gasgleichung p*v = R*T auf den Gasmassenstromanteil
in der Strömung zu schließen und/oder diesen, wie bereits für den Gasvolumenanteil
beschrieben, zur Anzeige zu bringen. Dabei gilt für den Gasmassenstromanteil
mit: m = Gasmassenstromanteil [kg/s]
Qgesamt = Gesamtvolumenstrom aus Flüssigkeits- und Gasphase [m³/s]
QFlüssigkeit = Volumenstrom der Flüssigkeitsphase [m³/s]
p = Druck in der Mehrphasenströmung [N/m²]
R = spezielle Gaskonstante der Gasphase [J/kgK]
T = Temperatur in der Mehrphasenströmung [K].
Qgesamt = Gesamtvolumenstrom aus Flüssigkeits- und Gasphase [m³/s]
QFlüssigkeit = Volumenstrom der Flüssigkeitsphase [m³/s]
p = Druck in der Mehrphasenströmung [N/m²]
R = spezielle Gaskonstante der Gasphase [J/kgK]
T = Temperatur in der Mehrphasenströmung [K].
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sieht vor, daß
die wirksamen Kondensatorflächen in Abhängigkeit vom Meßbereich eines Konduktometers
auswählbar sind. Durch eine geschickte Wahl der Geometrie der wirksamen
Kondensatorflächen, welche von strömungsgünstig gestalteten Elektrodenflächen gebildet
werden, kann eine maximale Auflösung des Meßsignals, in Abhängigkeit von einem
angeschlossenen elektronischen Auswerteschaltkreises gefunden werden.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die wirksamen Kondensatorflächen
gegenüber einem Gehäuse der Meßvorrichtung elektrisch isoliert sind. Damit können die
entsprechenden Elektroden in einem repräsentativen Strömungsquerschnitt plaziert werden.
Eine andere Ausführung der Erfindung sieht vor, daß eine Gehäusefläche der Meßvorrichtung
als wirksame Kondensatorfläche ausgebildet ist. Dies bietet den Vorteil, daß eine Elektrode
eingespart werden kann, und somit auch die freie Querschnittsfläche, die dem mehrphasigen
Fluid zur Durchströmung zur Verfügung steht, vergrößert und an die jeweilige Situation
angepaßt werden kann.
Weiter ist vorgesehen, daß eine elektrische Schaltungsanordnung die sich an den wirksamen
Kondensatorflächen einstellende Kapazität erfaßt. Dies kann z. B. in Verbindung mit der Wahl
der Geometrie der wirksamen Kondensatorflächen dazu genutzt werden, eine quasilineare
Anzeigecharakteristik zu erhalten. Eine Änderung um eine Ziffer des, die Kapazität
anzeigenden Gerätes kann dann gleichzeitig der Anzeige einer Änderung um ein
Volumenprozent des Gasvolumenanteiles in der mehrphasigen Strömung entsprechen.
Eine andere Ausführung der Erfindung sieht vor, daß die elektronische Schaltungsanordnung
den Gasgehalt anzeigt und/oder über eine Schnittstelle verfügt, um diesen Wert z. B. einer
direkten Weiterverarbeitung durch eine nachgeschaltete Prozeß- oder Sicherheitsüberwachung
zuzuführen.
Es ist auch möglich, daß aus dem Mittel zur Bestimmung der Kondensatorkapazität ein
Meßsignal herausgeführt und einer elektronischen Schaltungsanordnung zur Auswertung
zugeführt wird. Dies ermöglicht die Herstellung einer Kompaktversion der Meßvorrichtung mit
einer Anzeige direkt vor Ort.
Eine andere Ausführung der Erfindung sieht vor, daß die Vorrichtung mit den wirksamen
Kondensatorflächen direkt in ein, das zu messende mehrphasige Fluid führende System
eingebaut wird. Dies bietet die Möglichkeit, die beschriebene Vorrichtung direkt in ein
Rohrleitungssystem einer Anlage zu integrieren.
Es ist auch möglich, die Größe der wirksamen Kondensatorflächen des Kondensators in
Abhängigkeit vom jeweiligen Meßbereich eines Verwendung findenden Konduktometers
auszuwählen. Durch eine entsprechende Wahl der Geometrie der wirksamen
Kondensatorflächen ist eine maximale Auflösung der Meßsignale erreichbar. Eine im
Bedarfsfall anschließbare, elektronische Auswerteeinheit kann entsprechend ihrer elektrischen
Werte ebenfalls Berücksichtigung finden.
Weitere Ausgestaltungen sehen vor, daß platten-, stab-, und/oder rohrförmige Elektroden als
wirksamen Kondensatorflächen im Gehäuse der Meßvorrichtung angeordnet sind. Dadurch
erfolgt nur eine minimale Beeinflussung der ursprünglichen Strömung. Durch die Anordnung
der wirksamen Elektrodenflächen in Strömungsrichtung kann der Druckverlust in der
Strömung durch die Meßvorrichtung ebenfalls minimiert werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im
folgenden näher erläutert. Es zeigen die
Fig. 1, 3 und 5 Querschnitte durch unterschiedlich aufgebaute Meßvorrichtungen und
die
Fig. 2, 4 und 6 eine Ansicht auf die jeweiligen Ein- bzw. Austrittstrittsquerschnitte.
In der Fig. 1 ist eine erste Ausführungsform gezeigt. Die Durchströmung der Meßanordnung
kann entweder von links nach rechts oder von rechts nach links erfolgen. In einem Gehäuse (1)
sind zwei als Hohlzylinder ausgebildete Elektroden (2 und 3) angeordnet.
Diese sind konzentrisch mittels elektrisch isolierenden Stegen (4) befestigt. Die Elektroden (2
und 3) sind an isolierte elektrische Leiter (5) angeschlossen, die aus dem Gehäuse (1)
herausgeführt sind. Diese Leiter sind an eine elektrische Auswerteelektronik (11) und eine
Anzeigeeinheit (12) angeschlossen. Das Gehäuse (1) ist über zwei Flansche (6 und 7) mit einer,
hier nicht weiter dargestellten Rohrleitung verbunden. Das mehrphasige Fluid strömt durch
einen der Flansche der Meßvorrichtung zu und ein Teilvolumenstrom des Gemisches, der bei
homogener Verteilung der Gasphase in der Flüssigkeitsphase repräsentativ fuhr den
Gesamtvolumenstrom ist, strömt durch den Raum (8) zwischen den beiden wirksamen
Kondensatorflächen (2 und 3).
Je nach Gasgehalt in der mehrphasigen Strömung ändert sich die zwischen den beiden
wirksamen Kondensatorflächen (2 und 3) meßbare Kapazität.
Nach der Gleichung
mit: ε₀ = elektrische Feldkonstante = 8,85418782*10¹²AsV-1m-1
A = wirksame Kondensatorfläche [m²]
d = Abstand der Kondensatorflächen [m]
Cgem = gemessene Kapazität dieses Kondensator [F] beim Durchströmen mit mehrphasigem Fluid
x = Gasvolumenanteil des mehrphasigen Fluides [-], Wertebereich 0 . . . 1
εr = spezifische Dielektrizitätskonstante [-]
εr,Gas = spezifische Dielektrizitätskonstante der Gasphase [-]
εr,Flüssigkeit = spezifische Dielektrizitätskonstante der Flüssigkeitsphase [-]
εr,Gas ≠ εr,Flüssigkeit
ist aus der gemessenen Kapazität Cgem (wobei Cgem dem allgemeinen Ansatz Cgem = ε₀ εr *A/d genügt) der volumetrische Gasgehalt x im mehrphasigen Fluid herleitbar.
A = wirksame Kondensatorfläche [m²]
d = Abstand der Kondensatorflächen [m]
Cgem = gemessene Kapazität dieses Kondensator [F] beim Durchströmen mit mehrphasigem Fluid
x = Gasvolumenanteil des mehrphasigen Fluides [-], Wertebereich 0 . . . 1
εr = spezifische Dielektrizitätskonstante [-]
εr,Gas = spezifische Dielektrizitätskonstante der Gasphase [-]
εr,Flüssigkeit = spezifische Dielektrizitätskonstante der Flüssigkeitsphase [-]
εr,Gas ≠ εr,Flüssigkeit
ist aus der gemessenen Kapazität Cgem (wobei Cgem dem allgemeinen Ansatz Cgem = ε₀ εr *A/d genügt) der volumetrische Gasgehalt x im mehrphasigen Fluid herleitbar.
Die Ansicht der Fig. 2 zeigt den Weg des zu messenden Fluides durch die Vorrichtung. Eine
Messung eines Teilstromes erfolgt nur in Raum 8. In den beiden Räumen 9 und 10 findet keine
Messung statt.
In der Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem der Gasgehalt des gesamten, die
Vorrichtung durchströmenden Fluidstromes gemessen wird. Zu diesem Zweck ist die innere
Elektrode (3) als massiver Stab ausgeführt und zentrisch über elektrisch isolierende Stege (13)
im Gehäuse (1) befestigt. Das Gehäuse (1) kann in einfacher Weise durch ein Rohrstück
gebildet werden und jede gewünschte Querschnittsform aufweisen. Die Wandfläche des
Gehäuses (1) übernimmt in diesem Beispiel gleichzeitig die Funktion der zweiten äußeren
Elektrode und ist zu diesem Zweck elektrisch isoliert gegenüber benachbarten Anlagenteilen
(hier nicht weiter dargestellt) aufgebaut. Die innere Elektrode (3) sowie die Wandfläche des
Gehäuses (1) sind wiederum an elektrische Leiter (5) angeschlossen die einer elektrischen
Schaltungsanordnung mit nachfolgender Anzeigeeinheit zugeführt werden. Das mehrphasige
Fluid strömt durch einen der Flansche (6 oder 7) der Meßvorrichtung zu und der komplette
Gemischvolumenstrom durchströmt den Raum (10) zwischen den wirksamen
Kondensatorflächen (1 und 3). Die Fig. 4 zeigt wiederum die Ansicht auf den
Durchströmquerschnitt der Vorrichtung nach Fig. 3.
Im Ausführungsbeispiel der Fig. 5 sind die wirksamen Kondensatorflächen als
Plattenelektroden (14 und 15) ausgeführt und mit elektrisch isolierenden Stegen (16 und 17)
parallel in einer Rohrleitung (18) befestigt. Die wirksamen Kondensatorflächen sind an isolierte
elektrische Leiter (5) angeschlossen, die aus dem Rohr herausgeführt sind. Das mehrphasige
Fluid strömt durch einen der Flansche (6 oder 7) der Meßvorrichtung zu und ein
Teilvolumenstrom des Gemisches strömt durch den Raum zwischen den beiden, im Abstand d
zueinander angeordneten Plattenelektroden (14 und 15). Die Fig. 6 zeigt wiederum die Ansicht
auf den Durchströmquerschnitt der Vorrichtung nach Fig. 5.
Bei der Verwendung von parallelen Plattenelektroden ergibt sich die Gleichung zur
Bestimmung des Gasvolumenanteiles x zu:
mit: ε₀ = elektrische Feldkonstante = 8,85418782*10¹²AsV-1m-1
l = Länge der Kondensatorplatten [m]
b = Breite der Kondensatorplatten [m]
d = Abstand der Kondensatorplatten [m]
Cgem = gemessene Kapazität dieses Kondensator [F] beim Durchströmen mit mehrphasigem Fluid
x = Gasvolumengehalt des mehrphasigen Fluids [-], Wertebereich 0 . . . 1
εr,Gas = spezifische Dielektrizitätskonstante der Gasphase [-]
εr,Flüssigkeit = spezifische Dielektrizitätskonstante der Flüssigkeitsphase [-]
εr,Gas ≠ εr,Flüssigkeit.
l = Länge der Kondensatorplatten [m]
b = Breite der Kondensatorplatten [m]
d = Abstand der Kondensatorplatten [m]
Cgem = gemessene Kapazität dieses Kondensator [F] beim Durchströmen mit mehrphasigem Fluid
x = Gasvolumengehalt des mehrphasigen Fluids [-], Wertebereich 0 . . . 1
εr,Gas = spezifische Dielektrizitätskonstante der Gasphase [-]
εr,Flüssigkeit = spezifische Dielektrizitätskonstante der Flüssigkeitsphase [-]
εr,Gas ≠ εr,Flüssigkeit.
Dies ist bedingt durch den anderen geometrischen Aufbau der wirksamen Kondensatorflächen.
Bei anderen wirksamen Kondensatorflächenformen ist der, die Fläche der wirksamen
Kondensatorflächen beschreibende Term der Gleichung entsprechend anzupassen.
Claims (16)
1. Vorrichtung zur Bestimmung des Gasanteiles in einem mehrphasigen Fluid, gekennzeichnet
durch
einen vom mehrphasigen Fluid durchströmbaren, elektrischen Kondensator, Mitteln zur
Bestimmung der Kondensatorkapazität beim Durchfluß von mehrphasigen Fluiden und Mitteln
zum Vergleich dieser Kondensatorkapazität mit den Kapazitäten des Kondensators beim
Durchfluß von einphasigen Fluidbestandteilen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
Anzeigemittel das Vergleichsergebnis der Kondensatorkapazitäten als Gasgehalt anzeigen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
ein zu messendes mehrphasiges Fluid ganz oder teilweise mindestens ein die Kapazität
messenden Kondensator durchströmt, und daß im wesentlichen nach der Gleichung
mit: ε₀= elektrische Feldkonstante = 8,85418782*10¹²AsV-1m-1
A = wirksame Kondensatorfläche [m²]
d = Abstand der Kondensatorflächen [m]
Cgem = gemessene Kapazität dieses Kondensator [F] beim Durchströmen mit mehrphasigem Fluid
x = Gasvolumenanteil des mehrphasigen Fluides [-], Wertebereich 0 . . . 1
εr = spezifische Dielektrizitätskonstante [-]
εr,Gas = spezifische Dielektrizitätskonstante der Gasphase [-]
εr,Flüssigkeit = spezifische Dielektrizitätskonstante der Flüssigkeitsphase [-]
εr,Gas ≠ εr,Flüssigkeit
aus der gemessenen Kapazität Cgem, wobei Cgem dem allgemeinen Ansatz Cgem = ε₀ εr *A/d genügt, der volumetrische Gasgehalt x im mehrphasigen Fluid bestimmbar ist.
A = wirksame Kondensatorfläche [m²]
d = Abstand der Kondensatorflächen [m]
Cgem = gemessene Kapazität dieses Kondensator [F] beim Durchströmen mit mehrphasigem Fluid
x = Gasvolumenanteil des mehrphasigen Fluides [-], Wertebereich 0 . . . 1
εr = spezifische Dielektrizitätskonstante [-]
εr,Gas = spezifische Dielektrizitätskonstante der Gasphase [-]
εr,Flüssigkeit = spezifische Dielektrizitätskonstante der Flüssigkeitsphase [-]
εr,Gas ≠ εr,Flüssigkeit
aus der gemessenen Kapazität Cgem, wobei Cgem dem allgemeinen Ansatz Cgem = ε₀ εr *A/d genügt, der volumetrische Gasgehalt x im mehrphasigen Fluid bestimmbar ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die wirksamen Kondensatorflächen in Abhängigkeit vom Meßbereich eines Konduktometers
auswählbar sind.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß
die wirksamen Kondensatorflächen gegenüber einem Gehäuse der Meßvorrichtung elektrisch
isoliert sind.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß
eine Gehäusefläche der Meßvorrichtung als wirksame Kondensatorfläche ausgebildet ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß
eine elektrische Schaltungsanordnung die sich an den wirksamen Kondensatorflächen
einstellende Kapazität erfaßt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
die elektronische Schaltungsanordnung mittels eines Anzeigegerätes den Gasgehalt anzeigt.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß
aus dem Mittel zur Bestimmung der Kondensatorkapazität ein Meßsignal herausgeführt und
einer elektronischen Schaltungsanordnung zur Auswertung zugeführt wird.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß
die Vorrichtung in ein, ein mehrphasiges Fluid führendes System eingebaut ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß
platten-, -stab, und/oder rohrförmige Elektroden die wirksamen Kondensatorflächen im
Gehäuse der Meßvorrichtung bilden.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß
die wirksamen Kondensatorflächen in Strömungsrichtung verlaufend angeordnet sind.
13. Verfahren zur Messung des Gasgehaltes in einem mehrphasigen Fluid dadurch
gekennzeichnet, daß
das mehrphasige Fluid einen elektrischen Kondensator durchströmt, daß durch die Auslegung des elektrischen Kondensators und/oder bei einer Eichung die Kondensatorkapazitäten beim Durchfluß von reiner Flüssigkeitsphase und reiner Gasphase ermittelt und hinterlegt werden
und daß durch einen Vergleich der Kondensatorkapazität beim Durchfluß von mehrphasigem Fluid mit den Kondensatorkapazitäten beim Durchfluß von einphasigen Fluidbestandteilen der Gasgehalt unter Berücksichtigung der jeweiligen spezifischen Dielektrizitätskonstanten der reinen Flüssigkeitsphase und der reinen Gasphase bestimmbar ist.
das mehrphasige Fluid einen elektrischen Kondensator durchströmt, daß durch die Auslegung des elektrischen Kondensators und/oder bei einer Eichung die Kondensatorkapazitäten beim Durchfluß von reiner Flüssigkeitsphase und reiner Gasphase ermittelt und hinterlegt werden
und daß durch einen Vergleich der Kondensatorkapazität beim Durchfluß von mehrphasigem Fluid mit den Kondensatorkapazitäten beim Durchfluß von einphasigen Fluidbestandteilen der Gasgehalt unter Berücksichtigung der jeweiligen spezifischen Dielektrizitätskonstanten der reinen Flüssigkeitsphase und der reinen Gasphase bestimmbar ist.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß
mit Hilfe einer elektronischen Recheneinheit der Kapazitätsvergleich erfolgt.
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß
die Bestimmung des Gasgehaltes im wesentlichen nach der Gleichung
mit: ε₀ = elektrische Feldkonstante = 8,85418782*10¹²AsV-1m-1
A = wirksame Kondensatorfläche [m²]
d = Abstand der Kondensatorflächen [m]
Cgem = gemessene Kapazität dieses Kondensator [F] beim Durchströmen mit mehrphasigem Fluid
x = Gasvolumenanteil des mehrphasigen Fluides [-], Wertebereich 0 . . . 1
εr = spezifische Dielektrizitätskonstante [-]
εr,Gas = spezifische Dielektrizitätskonstante der Gasphase [-]
εr,Flüssigkeit = spezifische Dielektrizitätskonstante der Flüssigkeitsphase [-]
εr,Gas ≠ εr,Flüssigkeit
erfolgt.
A = wirksame Kondensatorfläche [m²]
d = Abstand der Kondensatorflächen [m]
Cgem = gemessene Kapazität dieses Kondensator [F] beim Durchströmen mit mehrphasigem Fluid
x = Gasvolumenanteil des mehrphasigen Fluides [-], Wertebereich 0 . . . 1
εr = spezifische Dielektrizitätskonstante [-]
εr,Gas = spezifische Dielektrizitätskonstante der Gasphase [-]
εr,Flüssigkeit = spezifische Dielektrizitätskonstante der Flüssigkeitsphase [-]
εr,Gas ≠ εr,Flüssigkeit
erfolgt.
16. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß
die Bestimmung des Gasgehaltes im wesentlichen nach der Gleichung
mit x = Gasvolumenanteil des mehrphasigen Fluides [-],
Wertebereich 0 . . . 1
Cgem = gemessene Kapazität dieses Kondensator [F] beim Durchströmen mit mehrphasigem Fluid
Ceich,Flüssigkeit = gemessene Kapazität dieses Kondensators [F] beim Durchströmen mit reiner Flüssigkeitsphase
Ceich,Gas = gemessene Kapazität dieses Kondensators [F] beim Durchströmen mit reiner Gasphase
erfolgt.
Cgem = gemessene Kapazität dieses Kondensator [F] beim Durchströmen mit mehrphasigem Fluid
Ceich,Flüssigkeit = gemessene Kapazität dieses Kondensators [F] beim Durchströmen mit reiner Flüssigkeitsphase
Ceich,Gas = gemessene Kapazität dieses Kondensators [F] beim Durchströmen mit reiner Gasphase
erfolgt.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1996132529 DE19632529A1 (de) | 1996-08-13 | 1996-08-13 | Vorrichtung und Verfahren zur Messung des Gasanteiles in einem mehrphasigen Fluid |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1996132529 DE19632529A1 (de) | 1996-08-13 | 1996-08-13 | Vorrichtung und Verfahren zur Messung des Gasanteiles in einem mehrphasigen Fluid |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19632529A1 true DE19632529A1 (de) | 1998-02-19 |
Family
ID=7802463
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1996132529 Ceased DE19632529A1 (de) | 1996-08-13 | 1996-08-13 | Vorrichtung und Verfahren zur Messung des Gasanteiles in einem mehrphasigen Fluid |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19632529A1 (de) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2001025770A2 (de) * | 1999-10-01 | 2001-04-12 | Flucon Fluid Control Gmbh | Messvorrichtung zur erfassung des gasgehalts in fluiden |
WO2001067051A1 (en) * | 2000-03-09 | 2001-09-13 | Nest International N.V. | Simultaneous determination of multiphase flowrates and concentrations |
GB2406911A (en) * | 2003-10-06 | 2005-04-13 | Ricardo Inc | Aeration sensing device |
WO2010071447A1 (en) | 2008-12-19 | 2010-06-24 | Abbon As | Multiphase flowmeter |
DE102014225127A1 (de) * | 2014-03-19 | 2015-09-24 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Elektrisches Air-Detektionssystem für eine Flüssigkeit |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4713603A (en) * | 1983-11-02 | 1987-12-15 | Den Norske Stats Oljeselskap A.S. | Apparatus for the measurement of the fraction of gas in a two-component fluid flow comprising a liquid and a gas in mixture |
-
1996
- 1996-08-13 DE DE1996132529 patent/DE19632529A1/de not_active Ceased
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4713603A (en) * | 1983-11-02 | 1987-12-15 | Den Norske Stats Oljeselskap A.S. | Apparatus for the measurement of the fraction of gas in a two-component fluid flow comprising a liquid and a gas in mixture |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2001025770A2 (de) * | 1999-10-01 | 2001-04-12 | Flucon Fluid Control Gmbh | Messvorrichtung zur erfassung des gasgehalts in fluiden |
WO2001025770A3 (de) * | 1999-10-01 | 2002-04-18 | Flucon Fluid Control Gmbh | Messvorrichtung zur erfassung des gasgehalts in fluiden |
WO2001067051A1 (en) * | 2000-03-09 | 2001-09-13 | Nest International N.V. | Simultaneous determination of multiphase flowrates and concentrations |
US6658944B2 (en) | 2000-03-09 | 2003-12-09 | Nest International N.V. | Simultaneous determination of multiphase flowrates and concentrations |
CZ298873B6 (cs) * | 2000-03-09 | 2008-02-27 | Nest International N. V. | Soucasné stanovení vícefázových prutokových rychlostí a koncentrací |
KR100808729B1 (ko) * | 2000-03-09 | 2008-02-29 | 네스트 인터내셔널 엔. 브이. | 다상유동의 유량 및 농도의 동시 결정법 |
GB2406911A (en) * | 2003-10-06 | 2005-04-13 | Ricardo Inc | Aeration sensing device |
GB2406911B (en) * | 2003-10-06 | 2006-10-18 | Ricardo Inc | Aeration sensing device |
WO2010071447A1 (en) | 2008-12-19 | 2010-06-24 | Abbon As | Multiphase flowmeter |
US8763474B2 (en) | 2008-12-19 | 2014-07-01 | Abbon As | Multiphase flowmeter for measuring physical properties of individual phases in a multiphase flow |
DE102014225127A1 (de) * | 2014-03-19 | 2015-09-24 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Elektrisches Air-Detektionssystem für eine Flüssigkeit |
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