DE2227010C3 - Vorrichtung zur Messung des Taupunkts von Rauchgasen - Google Patents

Description

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Die I rfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung des laupiinkts von Rauchgasen, mit einem Gehäuse, dessen äußere Oberfläche in einem bestimmten Bereich den zu untersuchenden Rauchgasen ausgesetzt ist, mit einem Zuleitungskanal, mittels dessen ein Kühlmittel zur Abkühlung des den Rauchgasen ausgesetzten Oberflächenberciehs auf die Taupunkttemperatur des Rauchgases in das Gehäuse cinführbar ist, mit einem Kanal zur Ableitung des Kühlmittels aus dem Gehäuse, mit auf dem den Rauchgasen ausgesetzten Oberflächcnbcrcich angeordneten Elektroden, die einen Teil einer galvanischen Stromquelle bilden, mit einem auf dem Oberflächenbereich angeordneten Thermoelement und mit Einrichtungen zur Behiezung des Gehäu· scs.

Eine Vorrichtung dieser Art ist auf den Seiten 79 und der SU-Zeitschrift »Elektrische Kraftwerke«, Nr. I, 1966, beschrieben. Diese bekannte Vorrichtung weist ein Gehäuse auf, das als metallisches Rohr ausgeführt ist, dessen Hohlraum als Kanal zum Einführen des Kühlmittels benutzt wird. Die Ableitung des Kältemittels von der auf der Rohrseitenfläche liegenden Kondensationsfläche für die Rauchgasdämpfe erfolgt durch eine Rohröffnung, die der Einiauföffnung gegenüberliegt Ein solcher Aufbau ermöglicht es nicht, die ganze Kondensationsfläche für die Rauchgasdämpfe gleichmäßig abzukühlen, wodurch große Meßfehler verursacht werden.

Durch die Benutzung eines f'üssigen Kühlmittels, z. B. von Wasser, kann die Temperatur der Dampfkondensationsfläche bis auf den Rauchgastaupunkt abgesenkt werden, dabei ist aber in der Praxis eine genaue Messung des Taupunkts nicht zu erreichen. Das erklärt sich dadurch, daß bei großem Kühlmittelverbrauch eine intensive Abkühlung der Dampfkondensationsfläche erfolgt, daß in der Praxis der Rauchgastaupunkt nicht gemessen werden kann. Zum wiederholten Messen des Taupunktes ist außerdem ein erheblicher Zeitaufwand für die Wiedereinstellung der Vorrichtung in den Ausgangszustand erforderlich, bei dem die Temperatur der Kondensationsfläche sicherlich höher als der Rauchgastaupunkt ist. Bei kleinem Kiihlmittelverbrauch wird der Kanal zum Einführen des Kühlmittels nur teilweise gefüllt, was eine starke Ungleichmäßigkeit der Abkühlung d^r Kondensationsfläche verursacht, wodurch auf Grund der Temperatur der Kondensationsfläche der wahre Wert des Rauchgastaupmnktes nicht ermittelt werden kann.

Die Benutzung eines gasförmigen Kühlmittels erlaubt es nicht, die Ungleichmäßigkeit in der Abkühlung der Kondensationsflächen für die Rauchgasdämpfe zu beseitigen, und verkleinert gleichzeitig stark den Meßbereich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art so auszubilden, daß sie eine höhere Meßgenauigkeit und einen erweiterten Anwendungsbereich aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge löst, daß der Zuleitungskanal und der Kanal für die Ableitung des Kühlmittels derart im Innern des Gehäuses angeordnet und derart ausgebildet sind, daß das Kühlmittel durch einen der beiden Kanäle zwischen der Außenseite des anderen Kanals und der Innenwand des Gehäuses entlang dessen Innenseite im Gebiet des den Rauchgasen ausgesetzten Oberflächenbereichs auf einer schraubenförmigen Bahn geführt ist.

Die erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung zeichnet sich durch hohe Meßgenauigkeit, weiten Anwendungsbereich und kleine Außenabmessungen aus.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen im einzelnen gekennzeichnet.

Nachstehend wird die Erfindung an Hand der Beschreibung eines in der aus einer Figur bestehenden Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Die Zeichnung zeigt einen Längsschnitt durch die Vorrichtung mit teilweiser Darstellung der Kanäle zum Einführen und Ableiten des Kühlmittels.

Die dargestellte Vorrichtung besteht aus einem zylindrischen Gehäuse 1, das aus einem wärmeleitenden, elektrisch isolierenden Werkstoff ausgeführt ist, beim hier beschriebenen Ausführungsbeispiel aus Quarzglas; das Gehäuse 1 kann aber auch aus Metall mit einem Elektroisolierstoff-Überzug gefertigt werden. Auf einem Oberflächenbereich 2 des Gehäuses 1, der als Kondensationsfläche für Rauchgasdämpfe dient, sind Elektroden 3 einer galvanischen Zelle und ein Thermoelement 4 angeordnet. Die Elektroden 3 der galvanischen Zelle sind in Gestalt von Ringen ausgeführt, die

parallel liegen und den Oberflächenbereich 2 umfassen. Das Thermoelement 4 ist an eine der Elektroden 3 angeschlossen oder mit derselben einstückig ausgeführt

Die Kühlung des Oberflächenbereic'is 2 erfolgt durch ein Kühlmittel, das durch Kanäle 5 und 6 zügeführt bzw. abgeleitet wird. Der Zuleitungskanal 5 ist als ein im Inneren des Gehäuses 1 liegendes Rohr ausgebildet und mit dem Ableitungskanal 6 verbunden, der die Gestalt einer Schraubenlinie hat, die den Kanal 5 umfaßt und Jn Inneren des Gehäuses 1 im Gebiet des Oberflächenbereichs 2 liegt.

Zwischen der Innenseite des Gehäuses 1 und dem Kanal 6 ist ein Zwischenraum vorgesehen.

Eine solche Bauart des Kanals 6 gewährleistet ein gleichmäßiges Abkühlen des Oberflächenbereichs 2, was die Meßgenauigkeit wesentlich erhöht.

Fs kann auch eine Abwandlung in der Weise vorgenommen werden, daß der Kanal 5 zum Zuführen des Kühlmittels in Form einer Schraubenlinie ausgebildet ist, die den Kanal 6 umfaßt.

Zur Verbesserung der Kühlmitteieinwirkung ist an der Frontwand des zylindrischen Gehäuses 1 in umittelbarer Nähe des Austritts des Kanals 5 ein Schirm 7 befestigt, der aus einem wärmeisolierenden Werkstoff gefertigt ist.

Ein Teil der Außenfläche des Gehäuses 1, der in unmittelbarer Nähe des Oberflächenbereichs 2 liegt, ist mit einem Heizelement 8 versehen, das ein Verdampfen der Kondensatschicht (des Kondensatnicderschlags) auf dem Oberflächenbereich 2 gewährleistet.

Das Heizelement 8 stellt einen elektrischen Spiraldraht dar, der das Gehäuse 1 umfaßt und auf einer aus wärmeleitendem Werkstoff gefertigten (nicht gezeigten) Schicht liegt, die eine größere Wirksamkeit und Gleichmäßigkeit bei der Anwärmung des Oberflächenbereichs 2 gewänrleistet.

Der Oberflächenbereich 2 des Gehäuses 1 ist dem Rauchgas ausgesetzt. Der übrige Teil des Gehäuses 1 sitzt in einem (nicht dargestellten), aus einem elektrisch und thermisch isolierenden Material gefertigten Mantel mit Kanälen für den Anschluß der Elektroden 3 der galvanischen Zelle, des Thermoelementes 4 und des I1 izelementes 8 an die Meßapparatur bzw. Stromversorgungsquelle.

Die Messung des Rauchgastaupunktes mit Hilfe der dargestellten Vorrichtung verläuft in folgender Weise.

Die Vorrichtung wird im Strom des zu untersuchenden Gases angeordnet und zur Ausführung von Messungen vorbereitet (die Kondensatschicht wird durch Erwärmung mittels des zu untersuchenden Heißgases oder des Heizelementes 8 vom Oberflächenbereich 2 entfernt). Darauf wird der Oberfiächenbereich 2 einer Kühlung durch Zuführung des Kühlmittels unterworfen. Dabei kann infolge der Ausführung der Kanäle 5 und 6 zum Zuführen und Ableiten des Kühlmittels sowohl ein flüssiges als auch ein gasförmiges Kühlmittel benutzt werden, wodurch der Meßbereich und das Anwendungsgebiet der Vorrichtung erheblich erweitert werden.

Das Kühlmittel wird durch den Kanal 5 zugeführt und nach Zusammenwirken mit dem Schirm 7, der das Kühlmittel gegen eine Erwärmung durch die Frontwand des zylindrischen Gehäuses 1 schützt, gelangt es in den Kanal 6, und bei dessen Durchströmen wird der Oberflächenbereich 2 vom Kühlmittel intensiv und gleichmäßig gekühlt. Eine hohe Wirksamkeit der Kühlung wird auch durch das Vorhandensein des Schirmes 7 und des Zwischenraums zwischen der Innenfläche des Gehäuses 1 und dem Kanal 6 gewährleistet.

Die Kühlung erfolgt so lange, bis sich auf dem Oberflächenbereich 2 eine Kondensatschicht ausbildet, was die Entstehung einer galvanischen EMK zwischen den Elektroden 3 der galvanischen Zelle verursacht. Die im Augenblick der Kondensation durch das Thermoelement 4 gemessene Temperatur gibt den Rauchgastaupunkt an.

Die Ausführung der Elektroden 3 der galvanischen Zelle in Gestalt von Ringen ermöglicht es. den Betrieb der Vorrichtung unabhängig von den aerodynamischen Eigenschaften des Gasstromes durchzuführen. Durch die Kopplung des Thermoelementes 4 mit einer der Elektroden 3 steigen die Genauigkeit und die Zuverlässigkeit der Messung wesentlich.

Es ist zweckmäßig, das Verdampfen der sich während der Messung ausbildenden Kondensatschicht durch die Erwärmung des Oberflächenbereichs 2 mittels des Heizelementes 8 auszuführen.

Für die Fälle, bei denen die Gastemperatur niedriger als diejenige des Taupunktes ist, wird der letztere gemessen im Augenblick des Schichtverdampfens mit Hilfe des Heizelementes 8.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Messung des Taupunkts von Rauchgasen, mit einem Gehäuse, dessen äußere Oberfläche in einem bestimmten Bereich den zu untersuchenden Rauchgasen ausgetzt ist, mit einem Zuleitungskanal, mittels dessen ein Kühlmittel zur Abkühlung des den Rauchgasen ausgesetzten Oberflächenbereichs auf die Taupunkttemperatur des Rauchgases in das Gehäuse einführbar ist. mit einem Kanal zur Ableitung des Kühlmittels aus dem Gehäuse, mit auf dem den Rauchgasen ausgesetzten Oberflächenbereich angeordneten Elektroden, die einen Teil einer galvanischen Stromquelle bilden, mit einem auf dem Oberflächenbereich angeordneten Thermoefement und mit Einrichtungen zur Beheizung des Gehäuses, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuleitungskanal (5) und der Kanal (6) für die Ableitung des Kühlmittels derart im Innern des Gehäuses (t) angeordnet und derart ausgebildet sind, daß das Kühlmittel durch einen der beiden Kanäle zwischen der Außenseite des anderen Kanals und der Innenwand des Gehäuses entlang dessen Innenseite im Gebiet des den Rauchgasen ausgesetzten Oberflächenbereichs (2) auf einer schraubenförmigen Bahn geführt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der die schraubenförmige Bahn bildende Kanal (6) aus einer auf der Oberfläche des anderen Kanals (5) angebrachten, schraubenförmig entlang dieser verlaufenden Leitwand besteht, zwischen deren Außenseite und der Innenwand des Gehäuses (1) ein Zwischenraum besteht.

J Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in unmittelbarer Nähe der Austrittsoffnung des ZuleitungsUanals (5) quer zur Stromungsrichtung des aus dem Zuleitungskanal (5) austretenden Kühlmittels und mit Abstand von der Innenseite des f iehäuscs (1) ein Schirm (7) angebracht ist, der das Kühlmittel zum Ableitungskanal (f>) umlenkt