DE19707659A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Messen verbrennungstechnischer Eigenschaften von Gasen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Messen verbrennungstechnischer Eigenschaften von Gasen

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DE19707659A1 DE1997107659 DE19707659A DE19707659A1 DE 19707659 A1 DE19707659 A1 DE 19707659A1 DE 1997107659 DE1997107659 DE 1997107659 DE 19707659 A DE19707659 A DE 19707659A DE 19707659 A1 DE19707659 A1 DE 19707659A1
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrich­ tung zum Messen physikalischer und insbesondere verbren­ nungstechnischer Eigenschaften von Gasen.
Beim Bestimmen der verbrennungstechnischen Eigenschaften industrieller Brenngase kommt der Wobbezahl eine beson­ dere Bedeutung zu, da sie ein Maß für die Wärmeleistung darstellt und viel genauer als Steuerparameter einer Verbrennung dienen kann als der Heizwert. Die Bestimmung der Wobbezahl ist jedoch aufwendiger als die des Heiz­ wertes, da zusätzlich auch die Dichte des Brenngases gemessen werden muß.
Es gibt eine Reihe unterschiedlicher Meßverfahren für die Kontrolle industrieller Verbrennungsvorgänge, die in direkte, kalorische Meßverfahren und in indirekte, nicht kalorische Meßverfahren eingeteilt werden. Kalorische Meßverfahren lassen sich unabhängig von der Art des Gases einsetzen, während die indirekten Meßverfahren immer die Zuordnung zwischen der indirekten physikali­ schen Meßgröße und mindestens einer verbrennungstechni­ schen Eigenschaft erfordern.
Die europäische Offenlegungsschrift 0 098 716 beschreibt ein Verfahren zum Überwachen des Heizwertes eines Brenn­ gases. Bei diesem Verfahren werden ein Brenngasstrom mit bekannter konstanter Flußrate und ein Sauerstoff enthal­ tender Gasstrom bekannter Zusammensetzung und bekannter konstanter Flußrate zusammengeführt sowie in einer Brennkammer überstöchiometrisch vollständig katalytisch verbrannt. Der Restanteil des Sauerstoffes im Verbren­ nungsprodukt liefert zusammen mit dem bekannten Sauer­ stoffanteil im zugeführten Gas einen Wert, der propor­ tional zum Heizwert des Gases ist.
Nachteilig bei diesem Verfahren ist zunächst, daß es lediglich den Heizwert des Brenngases zu bestimmen gestattet. Weiter ist von Nachteil, daß das Meßverfahren eine ungenügende Ansprechgeschwindigkeit besitzt. Eine hohe Ansprechgeschwindigkeit ist jedoch insbesondere bei technischen Verbrennungsvorgängen notwendig, um eine ständige Kontrolle über die Effektivität und die Voll­ ständigkeit der Verbrennung zu ermöglichen, die nicht zuletzt aus Umweltgründen von besonderem Interesse ist.
Der Erfindung liegt daher das technische Problem zugrun­ de, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen physi­ kalischer und insbesondere verbrennungstechnischer Eigenschaften von Gasen wie beispielsweise der Wobbezahl zu schaffen, deren Ansprechzeit ein schnelles und zuver­ lässiges meßtechnisches Erfassen von Schwankungen der Brenngasqualität erlaubt.
Die Lösung dieses Problems basiert auf der Erkenntnis, daß die physikalischen Eigenschaften eines Gases wie beispielsweise die mittlere Dichte oder die mittlere Molmasse unter anderem mit der Schallgeschwindigkeit des Gases zusammenhängen und sich demnach mit Hilfe einer Labial- bzw. Orgelpfeife über die Schallgeschwindigkeit bestimmen lassen. Bei der erfindungsgemäßen Erzeugung einer Resonanz-Druckschwingung in einer Labialpfeife bzw. Lippen- oder Orgelpfeife läßt sich über die Wellen­ länge λ und die Frequenz f der Druckschwingung nach der Formel c = λ.f die Schallgeschwindigkeit c des Gases mit hoher Genauigkeit und Schnelligkeit mittels der Formel
die mittlere Molmasse M bestimmen.
Der Isentropenexponent χ ist abhängig von der Art des Gases und jeweils bekannt. Aus der mittleren Molmasse M kann die mittlere Dichte des Gases ρi.N. (Rho) im Normzu­ stand (T = 273,15 K, p = 1,01325 Bar ≘ 1 atm) über die Formel
mit V° = 22,414 ± 0,003 m3/kmol bestimmt werden. Des weiteren läßt sich, bei konstanten Druckver­ hältnissen, aus der Gastemperatur die mittlere Dichte im Betriebszustand über die Formel
berech­ nen. Schließlich ist es möglich, den Volumenstrom durch die Labialpfeife über die Formel
und dem Mas­ senstrom über die Formel
zu bestimmen. Die Konstante C ist durch Kalibrierung zu ermitteln.
Der Kerngedanke der Erfindung besteht somit darin, phy­ sikalische Eigenschaften eines Gases und insbesondere von Brenngasen mit Hilfe einer Labial- bzw. Orgelpfeife zu bestimmen.
Die thermodynamischen Grundlagen beruhen zunächst auf der Annahme eines idealen Gases bzw. Gasgemisches und demgemäß auf dem Zusammenhang:
Dann läßt sich die Schallgeschwindigkeit des Gasgemischs auf zweierlei Weise wie folgt berechnen:
Der für die Auswertung benötigte Isentropenexponent χ ist für die jeweiligen Gase bzw. Gasgemische in guter Nährung bekannt. Der Isentropenexponent χ ist geringfü­ gig von der Gastemperatur abhängig. Diese Abhängigkeit ist für die jeweiligen Gase bzw. Gasgemische bekannt und kann daher in der Auswertung berücksichtigt werden. Der Isentropenexponent χ ist unabhängig vom Druck, sofern das Gas bzw. Gasgemisch nicht im Dissoziationsbereich vorliegt.
Somit läßt sich aus der Schallgeschwindigkeit, wenn noch zwei weitere Zustandsgrößen wie Temperatur und Druck bekannt sind, der thermodynamische Zustand des Gases, insbesondere die Dichte und die Molmasse, bestimmen. Es ist weiterhin möglich, die Zusammensetzung eines Gasge­ misches mit zwei Komponenten zu bestimmen, wenn sich beide Komponenten in der Molmasse unterscheiden.
Das erfindungsgemäße Meßverfahren beruht auf der Messung der Anregungsfrequenz, aus der kombiniert mit der cha­ rakteristischen Wellenlänge des Signalgebers die Schall­ geschwindigkeit des Gases berechnet wird. Der Zusammen­ hang zwischen Schallgeschwindigkeit c, Wellenlänge λ und Frequenz f ist bekanntermaßen: c = λ.f.
Bei einer Labialpfeife entsteht die Druckschwingung dadurch, daß die am Labium bzw. der Lippe entstehende Abrißströmung zu periodischen Wirbeln führt, die das Resonanzrohr zu Schwingungen anregen. Bei einer Labial­ pfeife ist die Länge des Resonanzkörpers im allgemeinen größer als dessen Durchmesser, so daß sich die akusti­ schen Verhältnisse durch die Ausbreitung ebener Wellen beschreiben lassen, wobei die Dämpfung vernachlässigbar ist. Es ergeben sich im Resonanzkörper durch die Überla­ gerung der Welle mit ihren eigenen reflektierten Wellen stehende Wellen, die sogenannten Grund- und Oberschwin­ gungen. Aus der Länge des Resonanzkörpers läßt sich die Wellenlänge der Grund- und der Oberschwingungen in bekannter Weise berechnen.
Wird nun die Druckschwingung mit einem Mikrofon aufge­ nommen und beispielsweise nach der Fourieranalyse analy­ siert, ist die Bestimmung der Schallgeschwindigkeit des Gases aus der Frequenz und der Wellenlänge ohne weiteres möglich.
Die Vorteile dieses Verfahrens liegen insbesondere in seiner sehr geringen Ansprechzeit, die durch die Ansprechzeit der Orgelpfeife und der elektronischen Aus­ wertung bestimmt wird. Dadurch läßt sich auch bei schnellen Änderungen der physikalischen Eigenschaften eine Verwertung des Gases, wie beispielsweise eine Ver­ brennung, genauer steuern. Weiterhin liegt ein Vorteil des erfindungsgemäßen Meßverfahrens darin, daß es sich für beliebige Gase oder Gasgemische eignet.
Im einzelnen besteht die Erfindung in einem Verfahren zum akustischen Bestimmen der mittleren Dichte ρ eines Gases, bei dem das Gas unter einem bekannten Druck in eine Labialpfeife mit bekannter Länge des Resonanzkör­ pers eingeleitet wird. Die durch die Strömung des Gases entstehende Druckschwingung wird dann mit einem Mikrofon gemessen, und die Frequenz f der Grundschwingung oder einer der Oberschwingungen der Druckschwingung wird mit­ tels Frequenzanalyse aus dem gemessenen Spektrum abge­ leitet. Aus der durch die Länge des Resonanzkörpers vor­ gegebenen Wellenlänge λ der Grundschwingung oder einer Oberschwingung und der Frequenz f wird über die Formel c = λ.f die Schallgeschwindigkeit c des Gases errechnet, und mittels der thermodynamischen Formel nach Gleichung 1 wird anschließend die mittlere Molmasse M bestimmt.
Damit ist nach Gleichung 2 auch die mittlere Dichte ρi.N. im Normzustand bekannt.
Eine weitere Variante besteht darin, daß nicht nur eine, vorzugsweise die Frequenz der Grundschwingung, sondern daß mindestens zwei der aus dem gemessenen Spektrum bestimmbaren Frequenzen für die Berechnung der Schallge­ schwindigkeit verwendet werden. Bei einer arithmetischen Mittelung der Werte ist die errechnete Schallgeschwin­ digkeit erheblich genauer.
Schließlich kann zumindest ein Teil des Brenngases unter vorgegebenem Druck in eine Labialpfeife eingeleitet und entsprechend den oben beschriebenen Verfahren die mittlere Molmasse sowie die mittlere Dichte bestimmt werden. Da die Druckverhältnisse bekannt und vorzugs­ weise konstant sind, läßt sich aus der Kenntnis der mittleren Dichte der Volumenstrom und der Massenstrom des Brenngases bestimmen. Anschließend wird das Brenngas in eine Brennkammer eingeleitet und ein Sauerstoff ent­ haltendes Verbrennungsgas, vorzugsweise Luft mit einem vorgegebenen Druck, bekannter Zusammensetzung, bekanntem Massenstrom in die Brennkammer geleitet. Anschließend wird das Brenngas überstöchiometrisch verbrannt und der Restsauerstoffgehalt im Abgas gemessen.
Zumindest ein Teil des Abgases wird dann vorzugsweise in eine Labialpfeife eingeleitet und entsprechend dem oben beschriebenen Verfahren die mittlere Dichte des Abgases bestimmt. Die Messung der mittleren Dichte des Abgases mit Hilfe einer Labialpfeife ist jedoch nicht notwendi­ gerweise erforderlich, da sich die mittlere Molmasse und somit der Massenstrom des Verbrennungsabgases aus den weiteren Meßgrößen näherungsweise bestimmen lassen. Die zusätzliche Meßvorrichtung mit der Labialpfeife entfällt dann, so daß sich der Aufbau der Meßvorrichtung insge­ samt vereinfacht.
Der Massenumsatz des Sauerstoffes wird schließlich aus dem mit dem Verbrennungsgas zugeführten Massenstrom des Sauerstoffes, aus dem aus der Summe des Brenngasmassen­ stromes und des Verbrennungsgasmassenstromes bestehenden Abgasmassenstrom, des Restsauerstoffgehaltes im Abgas und aus der Molmasse des Abgases wie folgt bestimmt:
1. Massenstrom des Brenngases
Δp1 = Vordruck Brenngas, konstant durch den Gleichdruckregler
ρ1 Dichte des Brenngases, wird aus akustischer Messung bestimmt
C1 Konstante, die durch Kalibrierung ermittelt wird.
2. Massenstrom des Verbrennungsgases (Vorzugsweise Luft)
Δp2 = konstant durch Gleichdruckregler
ρ2 Dichte des Verbrennungsgases wird aus der Temperaturmessung und einem angenommenen Umgebungsdruck bestimmt
C2 Konstante, die durch Kalibrierung ermittelt wird.
3. Massenstrom des Abgases 3
= 1
+ 2
3
Massenstrom Abgas
4. Sauerstoffumsatz in der Brennkammer
ΔO Masse des bei der Verbrennung umgesetzten Sauerstoffs
3 Massenstrom des Abgases
MO Molmasse des Sauerstoffs = 32 kg/kmol (konstant)
M3 Molmasse des Abgases aus der akustischen Messung oder aus Näherungsansatz
XO Volumenanteil des Sauerstoffs im Verbrennungsabgas aus der O2-Messung im Ab­ gas
2 Massenstrom des Verbrennungsgases (vorzugs­ weise Luft)
YO Massenanteil Sauerstoffs im Verbrennungsgas
5. Mindestsauerstoffbedarf des Brenngases
LO Mindestsauerstoffbedarf des Brenngases
ΔO Sauerstoffumsatz in der Brennkammer
M1 Molmasse des Brenngases aus der akustischen Messung
MO Molmasse Sauerstoff = 32 kg/kmol (konstant)
6. Heizwert
Heizwert läßt sich aufgrund des bekannten Zusammen­ hangs zwischen LO und dem Heizwert nach dem in der euro­ päischen Patentschrift 0 098 716 beschriebenen Verfahren bestimmen.
7. Wobbezahl
W Wobbezahl
Hu Heizwert des Brenngases
d relative Dichte des Brenngases:
M1 Molmasse des Brenngases aus akustischer Messung
MLuft Molmasse (Luft MLuft = 28,8 kg/kmol; konstant).
Der Mindestsauerstoffbedarf des Brenngases wird somit aus dem Massenumsatz des Sauerstoffes, dem Massenstrom und der Dichte des Brenngases bestimmt. Aus dem Mindest­ sauerstoffbedarf wird schließlich der Heizwert des Gases und aus der Dichte des Gases und dem Heizwert des Brenn­ gases die Wobbezahl des Brenngases bestimmt.
Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt ein schnelles meßtechnisches Erfassen der verbrennungstechnischen Eigenschaften von Brenngasen und somit eine verbesserte Steuerung des Verbrennungsprozesses. Daraus folgt eine bessere Verbrennung mit einem wirtschaftlicheren Einsatz des Brenngases sowie einer vollständigeren und damit auch umweltgerechteren Verbrennung.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von in der Zeich­ nung dargestellten Ausführungsbeispielen des näheren erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 im Querschnitt einen erfindungsgemäßen akusti­ schen Gasdetektor,
Fig. 2 das Frequenzspektrum einer in einer Labial­ pfeife erzeugten Druckschwingung und
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines erfindungs­ gemäßen Brenngasdetektors.
Bei einem akustischen Gasdetektor 1 wird über eine Zuleitung 2 das zu untersuchende Gas oder Gasgemisch über einen Gleichdruckregler 3 in ein Gehäuse 4 einge­ leitet. Im Gehäuse 4 befindet sich eine Temperaturmeß­ vorrichtung 5 und ein Mikrofon 6. Die Temperaturmeßvor­ richtung 5 ist direkt im Gasstrom angeordnet, um eine möglichst genaue Temperaturmessung zu ermöglichen. An den Gleichdruckregler 3 ist eine Zuleitung 7 mit einer Labialpfeife 8 als Resonanzkörper angeschlossen, in der durch den Strom des zu untersuchenden Gases eine Druck­ schwingung erzeugt wird. Diese Druckschwingung wird vom Mikrofon 6 aufgenommen und als elektrisches Signal an eine Frequenzanalyseeinheit 9 übertragen. Das Ergebnis der Frequenzanalyse sowie der Meßwert der Temperaturmes­ sung werden als elektrische Signale an eine nicht darge­ stellte Auswerteinheit übertragen. Über die Ausgangslei­ tung 10 verläßt der Gasstrom schließlich das Gehäuse 4 wieder.
In der Frequenzanalyseeinheit 9 wird das aufgenommene Druckschwingungsspektrum beispielsweise mit Hilfe einer Fourieranalyse ausgewertet. Die Druckschwingung besteht aus einer Vielzahl von Frequenzen, wobei im Frequenz­ spektrum die Frequenzen der Grund- und der Oberschwin­ gungen hervorgehoben sind. Ein derartiges Spektrum ist beispielhaft in Fig. 2 dargestellt, in der die Amplitude gegen die Frequenz aufgetragen ist. Man erkennt deutlich die scharfen Peaks der Resonanzschwingungen, nämlich die Grundschwingung f0 und die Oberschwingungen f1 und f2.
Die Abmessungen der Labialpfeife 8 und des Gehäuses 4 sind naturgemäß bekannt, so daß sich auch die Wellenlän­ gen der Resonanzschwingungen bestimmen lassen. Grund­ sätzlich entspricht die Labialpfeife 8 einem rohrförmi­ gen Resonanzkörper mit entweder einem offenen oder einem geschlossenen Ende. Die Wellenlängen der Grundschwingung und der Oberschwingungen lassen sich durch Kalibrierung des akustischen Gasdetektors oder über die bekannten theoretischen Ansätze nach H. Ising, "Über die Klanger­ zeugung in Orgelpfeifen", Dissertation Universität Ber­ lin, 1969, ermitteln.
Aus der gemessenen Frequenz und der bekannten Wellen­ länge der Grund- oder Oberschwingungen ergibt sich die Schallgeschwindigkeit des untersuchten Gases. Liegt wei­ terhin der Meßwert der Temperaturmeßvorrichtung 5 vor, so können in einer nicht dargestellten Auswerteinheit nach den oben erläuterten Gleichungen 1 und 2 die mitt­ lere Molmasse und die mittlere Dichte des Gases berech­ net werden.
Allgemein gilt, daß je größer der Durchmesser der Labi­ alpfeife 8 im Verhältnis zur Länge des Resonanzkörpers ist, desto stärker überwiegt die Grundschwingung. Durch eine entsprechende geometrische Ausgestaltung der Labi­ alpfeife 8 ist somit eine Beeinflussung des Frequenz­ spektrums möglich. Je höher die Grundschwingung aus dem gesamten anderen Spektrum herausragt, um so genauer läßt sich die Frequenzposition des entsprechenden Peaks bestimmen.
Wie bereits erwähnt, läßt sich die Genauigkeit des Ver­ fahrens auch dadurch erhöhen, daß nicht nur eine Fre­ quenz, sondern mindestens zwei Frequenzen des Spektrums aus Grund- und Oberschwingungen bei der Auswertung be­ rücksichtigt werden. Dadurch ergeben sich durch Auswer­ ten eines Spektrums mehrere Werte für die Schallge­ schwindigkeit, die mathematisch gemittelt eine höhere Genauigkeit der Schallgeschwindigkeit ermöglichen.
Bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird über eine Brenngaszuleitung 12 ein Teil des zu untersu­ chenden Brenngases in einen Brenngasdetektor 11 einge­ leitet, wobei mit Hilfe eines Druckreglers 13 der Druck des Gases eingestellt werden kann.
Das Gas strömt dann in einen akustischen Gasdetektor 14, wo die Temperatur und das Frequenzspektrum, wie oben beschrieben, gemessen werden. Das Brenngas wird anschließend in eine Brennkammer 15 eingeleitet.
Über eine Verbrennungsgaszuleitung mit einem Druckregler 20 wird das Sauerstoff enthaltende Verbrennungsgas ebenfalls in die Brennkammer 15 eingeleitet. Weiterhin ist in der Brennkammer eine Zündvorrichtung 17 angeord­ net.
Im Abgasstrom befindet sich eine Sonde 18 zum Messen des Sauerstoffgehaltes im Abgas, die vorzugsweise als ZrO2- Sonde ausgebildet ist. Die Vorzüge der ZrO2-Sonde liegen vor allem in der Zuverlässigkeit, Genauigkeit und Schnelligkeit der Meßwerterzeugung.
Ein Teil des Abgases strömt durch eine Abgasleitung, an die ein zweiter akustischer Gasdetektor 23 angeschlossen ist. Auch das Gehäuse 23 weist eine Temperaturmeßvor­ richtung und ein Mikrofon auf, das zur Aufnahme der in der Labialpfeife durch den Abgasstrom erzeugten Druck­ schwingung dient. Das Mikrofon ist an eine nicht darge­ stellte Frequenzanalyseeinheit angeschlossen, in der das gemessene Frequenzspektrum ausgewertet wird. Schließlich wird der Rest des Abgases über eine Abgasleitung abge­ leitet.
Sämtliche Meßwerte werden an eine nicht dargestellte Auswert- und Steuereinheit übermittelt, in der über die zu berechnende Schallgeschwindigkeit die interessieren­ den physikalischen Größen wie mittlere Dichte und mitt­ lere Molmasse und daraus der mittlere Massenstrom des Brenngases berechnet werden.
Das Verbrennungsgas, das Sauerstoff enthält, wird über die Verbrennungsgaszuleitung unter einem durch den Druckregler 20 eingestellten Druck in die Verbrennungs­ kammer eingeleitet. Da die Zusammensetzung des Verbren­ nungsgases bekannt ist und die Temperatur des Verbren­ nungsgases gemessen wird, läßt sich der Massenstrom des Verbrennungsgases berechnen. Dies geschieht ebenfalls in der Auswert- und Steuereinheit, an die der Meßwert der Temperaturmeßvorrichtung 21 übertragen wird.
Innerhalb der Brennkammer 15 wird oberhalb der Verbren­ nung im Abgasstrom der Sauerstoffgehalt mit Hilfe einer ZrO2-Sonde und mit Hilfe einer Temperaturmeßvorrichtung die Temperatur des Abgases gemessen, wobei die Meßwert­ signale ebenfalls an die Auswert- und Steuereinheit übertragen werden.
Ein Teil des Abgases wird vorzugsweise über die Abgas­ leitung in einen akustischen Gasdetektor geleitet, in dem durch den Abgasstrom erneut eine Druckschwingung erzeugt wird. Diese Druckschwingung wird mittels eines Mikrofons aufgezeichnet; das aufgenommene Spektrum wird in einer Frequenzanalyseeinheit in gleicher Weise wie zuvor beschrieben ausgewertet. Auch in diesem Fall wird das Ergebnis elektronisch an die Auswert- und Steuerein­ heit übertragen. Mittels der so bestimmten Schallge­ schwindigkeit des Abgases und der mit der Temperaturmeß­ vorrichtung aufgenommenen Temperatur wird die mittlere Molmasse des Abgases berechnet.
Wie bereits erwähnt, ist die Anordnung eines weiteren akustischen Gasdetektors 23 nicht zwingend erforderlich. Denn die für die spätere Auswertung festzustellende mittlere Molmasse des Abgases läßt sich mit Hilfe der Auswert- und Steuereinheit näherungsweise auch aus den übrigen Meßdaten abschätzen. Die Näherung ist dabei so gut, daß die Genauigkeit des durchgeführten Verfahrens nicht wesentlich beeinträchtigt wird.
Der für die Steuerung der Verbrennung wichtige Wert des Sauerstoffumsatzes wird dann aus dem über das Verbren­ nungsgas zugeführten Massenstrom des Sauerstoffes, aus dem aus der Summe des Brenngasmassenstromes und des Ver­ brennungsgasmassenstromes bestehenden Abgasmassenstrom und aus der Molmasse des Abgases bestimmt.
Dieser Parameter wird dann weiterhin dafür verwendet, den Mindestsauerstoffbedarf des Brenngases aus dem Mas­ senumsatz des Sauerstoffes, dem Massenstrom des Brennga­ ses und der Dichte des Brenngases zu errechnen.
Schließlich läßt sich aus dem Mindestsauerstoffbedarf der Heizwert und zusätzlich aus der Dichte des Brennga­ ses die Wobbezahl berechnen.

Claims (14)

1. Verfahren zur akustischen Bestimmung der mittleren Dichte ρ eines Gases, bei dem
  • - die Temperatur des Gases gemessen,
  • - das Gas über einen Druckregler mit konstantem Druck in eine Labialpfeife geleitet,
  • - die Druckschwingung gemessen,
  • - die Frequenz f der Grundschwingung oder einer der Oberschwingungen der Druckschwingung mittels Fre­ quenzanalyse bestimmt,
  • - aus der Wellenlänge λ und der Frequenz f der Grundschwingung oder der Oberschwingung über die Formel c = λ.f die Schallgeschwindigkeit c des Gases bestimmt,
  • - mittels der thermodynamischen Formel
    die mittlere Molmasse M bestimmt und
  • - aus der mittleren Molmasse M die mittlere Dichte im Normzustand berechnet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz f der Grundschwingung oder der Oberschwingung aus dem Frequenzspektrum der Druck­ schwingung mittels Fourieranalyse bestimmt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mindestens zwei Frequenzen f der Grundschwingung und/oder der Oberschwingungen für die Bestimmung der Schallgeschwindigkeit verwendet werden.
4. Verfahren zur Messung der verbrennungstechnischen Eigenschaften technischer Gase, bei dem
  • - zumindest ein Teil des Brenngases unter vorgegebe­ nem Druck in eine Labialpfeife geleitet wird und bei dem entsprechend dem Verfahren nach Anspruch 1 und ggfs. Anspruch 2 oder 3 die mittlere Molmasse und die mittlere Dichte bestimmt werden,
  • - aus der mittleren Dichte und dem Druck der Volu­ menstrom und der Massenstrom des Brenngases berechnet wird,
  • - das Brenngas in die Brennkammer eingeleitet,
  • - Sauerstoff enthaltendes Verbrennungsgas unter einem vorgegebenen Druck und mit bekanntem Masse­ strom in die Brennkammer eingeleitet,
  • - das Brenngas überstöchiometrisch verbrannt,
  • - der Restsauerstoffgehalt im Abgas gemessen,
  • - die Molmasse des Abgases und somit der Abgasmas­ senstrom abgeschätzt und
  • - der Massenumsatz des Sauerstoffes aus dem über das Verbrennungsgas zugeführten Massenstrom des Sauer­ stoffes, aus dem aus der Summe des Brenngasmassen­ stromes und des Verbrennungsgasmassenstromes bestehenden Abgasmassenstrom und aus der Abgas­ dichte bestimmt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem
  • - zumindest ein Teil des Abgases in eine Labialpfei­ fe geleitet und
  • - entsprechend dem Verfahren nach Anspruch l und ggfs. 2 oder 3 die mittlere Molmasse und die mitt­ lere Dichte des Abgases bestimmt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, bei dem der Min­ destverbrennungsgasbedarf des Brenngases aus dem Massenumsatz des Sauerstoffes, dem Massenstrom des Brenngases und der Dichte des Brenngases bestimmt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem aus dem Mindest­ verbrennungsgasbedarf der Heizwert des Gases bestimmt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem aus der Dichte und dem Mindestverbrennungsgasbedarf des Brenngases die Wobbezahl bestimmt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, bei dem der Sauerstoffgehalt mit einer ZrO2-Sonde gemessen wird.
10. Akustischer Gasdetektor mit
  • - einer Zuleitung (2),
  • - mit einem eine Temperaturmeßvorrichtung (5) und ein Mikrofon (6) aufweisenden Gehäuse (4),
  • - einer an der Zuleitung (2) angeschlossenen und im Gehäuse (4) angeordneten Labialpfeife (8) und
  • - einer an das Mikrofon (6) angeschlossenen Fre­ quenzanalyseeinheit (9)
11. Gasdetektor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich­ net, daß die Temperaturmeßvorrichtung (5) im Gas­ strom angeordnet ist.
12. Brenngasdetektor mit
  • - einer einen Druckregler (13) aufweisenden Brenn­ gaszuleitung (12),
  • - einem an die Brenngaszuleitung (12) angeschlosse­ nen akustischen Gasdetektor (14), der eine Tempe­ raturmeßvorrichtung und ein mit einer Frequenzana­ lyseeinheit verbundenes Mikrofon aufweist,
  • - einer einen Druckregler (20) und eine Temperatur­ meßvorrichtung aufweisenden Verbrennungsgaszulei­ tung,
  • - einer mit der Brenngaszuleitung (12) und der Ver­ brennungsgaszuleitung verbundenen Brennkammer (15),
  • - einer Meßsonde (18) zum Messen des Sauerstoffge­ haltes, einer Temperaturmeßvorrichtung zum Messen der Temperatur des Abgases der Verbrennung
  • - einer Abgasleitung und
  • - einer die Ausgangssignale der Frequenzanalyseein­ heiten, der Meßsonde (18) sowie sämtlicher Druck-, Temperatur- und Volumendurchflußmeßsignale verar­ beitenden elektronischen Auswert- und Steuerein­ heit.
13. Brenngasdetektor nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch einen an der Abgasleitung für zumindest einen Teil des Abgases angeschlossenen akustischen Gasde­ tektor, der eine Temperaturmeßvorrichtung und ein mit einer Frequenzanalyseeinheit verbundenes Mikro­ fon aufweist.
14. Brenngasdetektor nach Anspruch 12 oder 13, gekenn­ zeichnet durch eine ZrO2-Sonde (18).
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