DE2251911B2 - Einrichtung zur messung der konzentration von schwebeteilchen - Google Patents
Einrichtung zur messung der konzentration von schwebeteilchenInfo
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Description
25
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.
Eine derartige Einrichtung ist insbesondere für Anlagen vorgesehen, die die Aufrechterhaltung einer
konstanten Konzentration von transportierten Schwebeteilchen erfordern.
Bei einer solchen Einrichtung (vgl. z. B. die SU-Zeitschrift »Teploenergetika«, 1957, Nr. 8, S. 44) sind die
Geber als Drosselklappen unmittelbar im die Schwebeteilchen tragenden Gasstrom angeordnet, was zu deren
schnellem Verschleiß sowie zum Zusetzen von Druckerfassungsöffnungen führt, so daß die Genauigkeit und die
Zuverlässigkeit der mit einer solchen Einrichtung durchgeführten Messungen sich schnell verschlechtern,
weshalb eine solche Einrichtung nur zeitlich begrenzt einsetzbar ist. Es ist auch nicht möglich, robustere Geber
zu verwenden, da die Geber auf geringe Druckunterschiede ansprechen müssen.
Bei einer anderen bekannten derartigen Einrichtung (vgl. DTPS 4 75 604, Abb. 2) sind die beiden Geber im
Förderrohr angeordnete, aus Drahtwicklungen bestehende Meßwiderstände, die in eine Wheatsionesche
Brücke geschaltet sind, von denen der stromabwärts gelegene Meßwiderstand bei Vorbeiströmen von
staubbeladenem Gas eine größere Widerstandswertänderung als der andere Meßwiderstand zeigt, da die
Temperatur und damit der Widerstandswert der Meßwiderstände von deren Wärmeverlusten an den
Gasstrom abhängen. Daher wird bei staubbeladenem Gas die Wheatstonesche Brücke verstimmt, die ein den
Staubgehalt anzeigendes Signal erzeugt.
Abgesehen davon, daß der stromabwärts gelegene Meßwiderstand bzw. Geber einem Abrieb durch die
Schwebeteilchen ausgesetzt ist, so daß er im Laufe der Zeit zerstört wird und sich sein Widerstandswert ändert,
hängt die von Schwebeteilchen im Gasstrom hervorgerufene Änderung seines Widerstandswerts, die auf
seiner unterschiedlichen Abkühlung gegenüber dem stromaufwärts gelegenen Meßwiderstand beruht, nicht
nur von der Konzentration der Schwebeteilchen im Gasstrom, sondern auch von zahlreichen anderen
Gas-Parametern ab, z. B. der Dispersion, der Temperatur und der Reynolds-Zahl des Gasstroms sowie dem
Niederschlag von Schwebeteilchen auf dem Meßwiderstand selbst, so daß der Wärmeaustausch zwischen
Meßwiderstand und Gasstrom entsprechend der Dicke dieses Niederschlags geändert wird. Diese Schwierigkeiten
wurden im wesentlichen auch dann auftreten, wenn man den stromabwärts gelegenen Geber auf der
Außenwand des Förderrohrs (vgl. DT-PS 4 75 604, Abb. 1) anbringen würde, da dann lediglich der von den
Schwebeteilchen verursachte Abrieb wegfiele.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung
der eingangs genannten Art zu schaffen, die nicht nur eine genaue Konzentrationsmessung unabhängig von
sonstigen Parametern, insbesondere des mit den Schwebeteilchen beladenen Gasstroms, gestattet, sondern
auch frei von einer Verkürzung ihrer Lebensdauer durch Einwirkung d«r Schwebeteilchen ist.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale nach dem kennzeichnenden Teil
des Patentanspruchs.
Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung hängt der Durchsatz des Reingases durch das Meßrohr von der
Konzentration der Schwebeteilchen in ihrer geschwindigkeitsstabilisierten
Zone ab, d. h., bei einer hohen Konzentration von Schwebeteilchen ist der Durchsatz
durch das Meßrohr geringer, da die Schwebeteilchen dem aus dem Meßrohr austretenden Reingas einen
größeren Widerstand entgegensetzen, so daß letztlich aus den mit den beiden Gebern gewonnenen Meßwerten
überhaupt die Konzentration der Schwebeteilchen ermittelt werden kann. Da auch der zweite Geber nur
mit Reingas in Berührung kommt, unterliegt er weder einem Abrieb noch einem Niederschlag von Schwebeteilchen,
so daß seine Meßgenauigkeit und Standzeit außerordentlich hoch sind. Außerdem ist man be. der
Wahl der Bauart auch des zweiten Gebers völlig frei, da nicht auf eine besondere Robustheit Rücksicht genommen
werden muß, so daß die empfindlichste Geber-Bauart genommen werden kann.
Die erfindungsgemäße Einrichtung zeigt also nicht nur eine hohe Empfindlichkeit, Genauigkeit und
Zuverlässigkeit der Messungen bei industriellem Einsatz, sondern zeichnet sich auch gegenüber bekannten
derartigen Einrichtungen mit Drosselklappen als Gebern durch einen geringeren Strömungswiderstand und
damit geringere Druckverluste im Förderrohr aus.
Trotzdem ist die erfindungsgemäße Einrichtung einfach aufgebaut und billig herzustellen, zumal für die
Geber eine beliebige bekannte Bauart genommen werden kann, z. B. für veränderliches Druckgefälle,
Hitzdrahtanemometer, Wärmegrenzschichtgeber
od. dgl. Schließlich ist die erfindungsgemäße Einrichtung einfach zu warten, d. h., sie erfordert insbesondere
kein hochqualifiziertes Bedienungspersonal.
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Messung der Konzentration
von Schwebeteilchen mit einem Meßrohr, das im Innenraum des Förderrohrs angeordnet ist (Längsschnitt),
F i g. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Messung der Konzentration
von Schwebeteilchen mit einem Meßrohr, das außerhalb des Förderrohrs angeordnet ist (Längsschnitt),
und
F i g. 3 die Arbeitskennlinien der erfindungsgemäßen Einrichtung mit dem außerhalb des Förderrohrs
angeordneten Meßrohr bei verschiedenen Temperatur-
Verhältnissen des Gases und der Schwebeteilchen bei *nie Einrichtung zur Messung der Konzentration von
schwebeteilchen enthält erfindungsgemäß ein Förderüri
iF i ε D durch das Schwebeteilchen (gegebenen-[Τ
Kohlenstaub) mit Hilfe eines Gases (Luft) Imatisch gefördert werden. Das Förderrohr 1 ist mit
P"r Stelle 2 zur Beladung des Gases mit Schwebeteil-6LIn
ausgestattet die von einer Seite eine Meß^trecke 3
SeFörderrohres 1 begrenzt Von der anderen Seite .„
^d die Meßstrecke durch eine Zone 4 der Geschwin-Seitsstabilisierung
von Schwebeteilchen begrenzt
in den Grenzen der MeBstrecke 3 ist in dem
rarderrotar 1 ein gerades Meßrohr 5 so eingebaut daß
•n Fnde das bezüglich der in der Zeichnung mit einem
Seil angegebenen Bewegungsrichtung des Gases als «messeitiges Ende erscheint, in der Zone 4 der
refchwindigkeitsstabüisierung von Schwebeteilchen
S Jnd das eingangsseitige Ende sich außerhalb der
Sstrecke 3 in einer Zone befindet, die frei von den zu
transportierenden Schwebeteilchen ist
In den Zonen des Förderrohrs 1 und des Meßrohrs 5,
Hie frei von Schwebeteilchen sind und eine ausreichend
σ eichmäßige Strömungsgeschwindigkeit aufweisen, befinden
sich zur Erfassung des Reingas- bzw. Schwebeethen Durchsatzes dienende Geber 6 und 7. Sie
,teilen Wärmegrenzschichtgeber dar, deren Wirkungsweise
auf der Abhängigkeit der Temperatur eines von einer Wärmequelle mit konstanter Leistung erwärmten
Körpers vom Durchsatz der diesen Körper umfließenden Strömung beruht. Die Ausgänge der Geber 6 und
Jnd an eine in bekannter Weise mit Halbleiterbauelementen
aufgebaute Vergleichsschaltung 8 angeschlos-Ξ die einen der Konzentration von Schwebete.lchen
proportionalen Verhältniswert der Signale von den Gebern 6 und 7 liefert. .
Der Ausgang der Vergleichsschaltung 8 .st an den Eingang eines Gerätes 9 zur Registrierung der
Teilchenkonzentration geschaltet, das e.n in Konzentraionseinheiten
geeichtes Millivoltmeter darstellt. Den Reingas-Durchsatz bestimmt man mittels eines an den
Ausgang des Gebers 6 angeschlossenen Registriergerät
10 das als ein in Einheiten des Reingas-Durchsatzes geeichtes Millivoltmeter ausgeführt ist.
g in einifren Fällen kann das Meßrohr 11 (F. g. 2
zweckmäßigerweise außerhalb des Förderrohrs vom Impuls G Wdieser Teilchen pro Flächeneinheil des
Querschnitts Fdes Förderrohrs 1:
ΔΗ
GW
~~F~'
(D
wobei G den Schwebeteilchen-Durchsatz beim Transport und W die Schwebeteilchengeschwindigkeit
bedeutea
Das Druckgefälle an den Enden des Meßrohrs S1 11
ruft die Bewegung des reinen Gases durch das Meßrohr hervor. Dabei kann der Staudruck am Eingang des
Meßrohrs 5C11 gleich dem Staudruck im entsprechenden
Querschnitt des Förderrohrs 1 gesetzt werden. Praktisch sind auch die statischen Druckwerte in den
Rohren 1 und 5, 11, bezogen auf den Ausgangsquerschnitt des Meßrohrs 5,11 gleich. Es gilt deswegen für
den Fall, wenn die Reibungsverluste in der MeBstrecke 3 im Vergleich mit der Energieabgabe des Gases für die
Teilchenbeschleunigung vernachlässigbar sind, wenn der Reingas-Durchsatz beim Durchströmen des Meßrohrs
5,11 viel kleiner als der Durchsatz im Förderrohr 1 ist, wenn die längs der Achse des Förderrohrs 1
gerichtete Geschwindigkeitskomponente der in die Strömung durch die Stelle 2 eingeführten Schwebeteilchen
klein gegenüber der Teilchengeschwindigkeit in der Geschwindigkeits-Stabilisierungszone 4 ist und
wenn die stabilisierte Schwebeteilchengeschwindigkeit annähernd gleich der Gasgeschwindigkeit ist:
■ μ =
_ j?2_
Hierbei bedeuten
und
den dynamischen Druck in den Rohren 1 bzw. 5, 11, μ.
die Massenkonzentration, ξ den Widerstandskoeffizient der Rohre 5,11.
Aus der Beziehung (2) erhält man
ErldSührungsbeispiele der Einrichtung zur
Messung der Konzentration von Schwebeteilchen Sch bei denen zur Erfassung des Reingas- und
Shbeteilchen-Durchsatzes Geber für veränderliches
Se, Hitzdrahtanemometer und Turbogeber
^„S^teGcbenlOrdenlU^Dord
satz dem Förderrohr vor der Stelle zur Beladung des Gases mit Schwebeteilchen wegen ungenügender
Länge dieses Abschnittes des Förderrohrs unmöglich
irt kann dieser Geber im Rohrabschnitt angeordnet werden der Schwebeteilchen enthält. Dabei .st die
«ung des erwähnten Wärmegrenzschichtgebers
besonders zweckmäßig, der «ne geringe Empfindlichkeit gegenüber vorhandenen Schwebeteilchen bis zu
deren bestimmten Konzentration aufweist
Die Wirkungsweise der erfindungsgemaßen EinnchtungzuV
Messung der Konzentration von Schwebettrichen
beruht auf der Abhängigkeit des Druckgefalles ΔΗ
auf der Meßstrecke, auf der die Beschleunigung der
durch die Stelle 2 eingeführten Schwebete.lchen erfolgt,
(3)
Gi und G2 bedeuten den Massendurchsatz des Gases
in den Rohren 1 und 5,11; T\ und T2 die Temperaturwerte
der Strömungen in den Rohren 1 und 5,11; Fi und F2
die Querschnittsflächen der Rohre 1 und 5,11.
Aus den Beziehungen (2) und (3) folgt, daß die Messung der Konzentration von Schwebeteilchen im
Förderrohr 1 mit Hilfe der erfindungsgemäßen Einrichtung auf indirektem Wege durch Messung der
Kenngrößen erfolgen kann, die den Reingas-Durchsatz in den Rohren 1 und 5, 11 kennzeichnen. Als solche
Kenngrößen können dynamischer Druck, Geschwindigkeits- und Durchsatzwerte sowie Druckgefälle auftreten.
Werden die oben angeführten Bedingungen nicht eingehalten, so wird der Ausdruck (3) etwas komplizierter,
dabei werden aber die Charakteristiken der Einrichtung nicht schlechter.
Zur lllustrierung sind in F i g. 3 Arbeitskennlinien der
mit einem Meßrohr 11 ausgestatteten Einrichtung zur Messung der Konzentration von dem Dampferzeugerbrenner
eines Kraftwerkes zugeführtem Kohlenstaub bei verschiedenen Verhältniswerten der Teilchen- und
der Gastemperaturen T und Ti angeführt. Auf der Abszissenachse sind die Konzentrationswerte μ (kg/kg)
und auf der Ordinatenachse die Verhältniswerte der Reingas-Durchsatzmengen in den Rohren 5, 11 und 1
aufgetragen.
Aus dieser graphischen Darstellung kann man ersehen, daß die Empfindlichkeit der Einrichtung im
Konzentrationsbereich von 0 < μ < 2 genügend hoch ist, wobei sie mit Konzentrationsminderung ansteigt
und mit Konzentrationsvergrößerung fällt.
Falls notwendig, kann die Empfindlichkeit erhöht weiden, indem man die Meßstrecke des Förderrohrs 1
mit kleinerer Querschnittsfläche im Vergleich mit dem übrigen Teil des Förderrohrs 1 ausführt. Dies führt zur
Steigerung der Geschwindigkeit, bis zu welcher die zu fördernden Schwebeteilchen beschleunigt werden, zur
Vergrößerung des Druckgefälles an den Enden des Meßrohrs 5, 11 und folglich zur Vergrößerung des
Durchsatzes des das Förderrohr 1 durchströmenden Gases.
Zweckmäßigerweise wird in manchen Fällen die erfindungsgemäße Einrichtung mit einer breiter werdenden
Meßstrecke ausgeführt, wobei der öffnungswinkel mit der Bedingung gleicher statischer Druckwerte
an ihren Grenzen beim NichtVorhandensein von Schwebeteilchen bestimmt wird. Bei Benutzung des
äußeren Meßrohrs 11 wird das Signal des Gebers 7 in diesem Falle beim Fehlen von Schwebeteilchen gleich
Null sein.
Die erfindungsgemäße Einrichtung kann auch für pneumatische Förderanlagen benutzt werden, die mit
Unterdruck arbeiten und keinen Zuteiler für die zu transportierenden Schwebeteilchen aufweisen, z. B.
beim Entladen von pulverförmigen und körnigen Stoffen. In diesem Falle wird das Eintrittsende des
Meßrohrs 5 außerhalb des Förderrohrs 1 in der von Schwebeteilchen freien Zone angeordnet.
Das Austrittsende des Meßrohrs 5, 11 wird beim Betrieb der Einrichtung in allen Fällen ständig durch das
Gas ausgespült, um dadurch seine Verstopfung mil Schwebeteilchen bei deren Transport zu vermeiden
Wenn die Länge der Meßstrecke im Förderrohr 1 füi die volle Beschleunigung von Schwebeteilchen genügt
so hängen die Meßergebnisse nicht vom Fraktionszu stand dieser Teilchen ab.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
- Patentanspruch:Einrichtung zur Messung der Konzentration von Schwebeteilchen bei deren pneumatischer Förderung mit Hilfe eines Gasstromes in einem mit einer Stelle zur Beladung des Gases mil Schwebeteilchen ausgestatteten Förderrohr, in dem ein erster Geber für den Reingas-Durchsatz und ein zweiter Geber für den Durchsatz von beladenem Gas angeordnet, ι ο sind, gekennzeichnet durch ein den zweiten Geber (7) enthaltendes Meßrohr (5; 11), das in bezug auf das Förderrohr (1) so angeordnet ist, daß sein stromabwärts gelegenes Ende in einer Zone (4) der Geschwindigkeitsstabilisierung der Schwebeteilchen und sein anderes End? stromaufwärts zur Beladungsstelle (2) liegt
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19722251911 DE2251911C3 (de) | 1972-10-23 | Einrichtung zur Messung der Konzentration von Schwebeteilchen |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
DE19722251911 DE2251911C3 (de) | 1972-10-23 | Einrichtung zur Messung der Konzentration von Schwebeteilchen |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2251911A1 DE2251911A1 (de) | 1974-05-09 |
DE2251911B2 true DE2251911B2 (de) | 1976-12-16 |
DE2251911C3 DE2251911C3 (de) | 1977-08-11 |
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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DE2251911A1 (de) | 1974-05-09 |
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